Question

【题目】CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl26H2O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。

（1）写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方式_______________________________。

（2）NaClO3的作用是____________________写出该反应的离子方程式_____________；

若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体是 ___________（填化学式）。

（3）加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为________________。

（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如下图。加萃取剂的目的是_______________；其使用的最佳pH范围是（填字母代号）__________。

A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5 D．5.0~5.5

（5）操作I包含3个基本实验操作是蒸发、结晶和过滤．制得的CoCl26H2O需减压烘干的原因是______________________________。

（6）除“钙”“镁”是将滤液i中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.50×10-10。当加入过量NaF，所得滤液中c(Mg2+)/c(Ca2+)=_____________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO32－+4H+=2Co2++SO42－+2H2O 将Fe2+氧化成Fe3+ ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O Cl2 Fe(OH)3 Al(OH)3 除去溶液中的Mn2+ B 降低烘干温度，防止产品分解 0.49

【解析】含钴废料中加入盐酸、Na2SO3后的浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,加入NaClO3，可以将Fe2+氧化得到Fe3+，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液中加入NaF除去Ca2+、Mg2+，在用萃取剂萃取，得到的溶液中主要含有CoCl2，为得到CoCl26H2O晶体，应控制温度在86℃以下，加热时要防止温度过高而失去结晶水，可减压烘干。

(1)酸性条件下，Co2O3和SO32-发生氧化还原反应生成Co2+、SO42-，反应离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O，故答案为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)酸性条件下，加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，便于调节pH转化氢氧化铁沉淀而除去，反应的离子方程式为ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O，若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，氯酸钠能够氧化氯离子反应生成氯气，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；ClO3－+6Fe2++6H+=Cl－+6Fe3++3H2O；Cl2；

(3)“加Na2CO3调pH至a”，目的是除去铁离子、铝离子，将铁离子、铝离子转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤除去，故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液pH在3.0～3.5之间，可使Mn2+被萃取，并防止Co2+被萃取，故答案为：除去溶液中的Mn2+；B；

(5)操作I包含3个基本实验操作是蒸发、结晶和过滤，制得的CoCl26H2O需减压烘干，目的是降低烘干温度，防止产品分解，故答案为：降低烘干温度，防止产品分解；

(6)由溶度积可知，滤液i“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积可知c(Mg2+)：c(Ca2+)===0.49，故答案为：0.49。