题目内容
【题目】CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。工业上利用水钴矿[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 浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
② CoCl2·6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
③ 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01 mol/L）
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 |
（1）水钴矿进行预处理时加入Na2SO3，其主要作用是(用化学方程式说明) 。
（2）写出NaClO3在浸出液中发生主要反应的离子方程式 ；若不慎向“浸出液”中加了过量的NaClO3，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式 。
（3）“系列操作”中包含3个基本实验操作依次是 、 和过滤。
（4）浸出液加Na2CO3调pH至5.2 时，所得滤液中金属离子有 ；萃取液中含有的主要金属阳离子是 。
（5）为寻找合适的萃取剂，发现某种萃取剂对部分离子的萃取率与溶液pH 的关系如下图所示。请写出有关萃取规律，并说明本流程是否能用该萃取剂进行萃取。
【答案】（1）2Co3++SO32－+H2O=2Co2++SO42－+2H+
（2）6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O ClO3－+5Cl－+6H+=3Cl2↑+3H2O
（3）蒸发浓缩 冷却结晶
（4）Mn2+、Co2+、Na+ Mn2+
（5）同种离子的萃取率随pH值增大而增加；当pH值达5.2时，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能将其分离开来（或相同pH时，不同离子萃取率顺序为 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或当pH达到5及5以上时，各离子的萃取率均已接近100%）
【解析】
试题分析： （1）根据首尾分析法可知，预处理时使用还原剂Na2SO3的目的是将Co3+还原为Co2+，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：2 Co3+ + SO32－ + H2O = 2 Co2+ + SO42－ + 2 H+；（2）根据已知信息①，浸出液中加入氧化剂NaClO3的目的是将浸出步骤形成的Fe2+氧化为Fe3+，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：6 Fe2+ + ClO3－ + 6 H+ = 6 Fe3+ + Cl－ + 3 H2O；过量的NaClO3可以将Cl－氧化为氯气，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：ClO3－ + 5Cl－ + 6H+ = 3Cl2↑ + 3 H2O；（3）根据已知信息②和结晶水化合物的制备方法，从萃取余液到CoCl2·6H2O粗产品，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥等系列操作；（4）由已知信息③可知，浸出液加Na2CO3调pH至5.2 时，Fe3+、Al3+已经完全沉淀，Co2+、Mn2+还未开始沉淀，因此所得滤液中金属离子有Mn2+、Co2+、Na+；加入萃取剂的目的是除去Mn2+，使其进入萃取液，同时使Co2+进入萃取余液；（5）读图可知，同种离子的萃取率随pH值增大而增加；当pH值达5.2时，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能将其分离开来（或相同pH时，不同离子萃取率顺序为 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或当pH达到5及5以上时，各离子的萃取率均已接近100%）。
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