Question

【题目】常温下，用含钻废料（主要成分为CoCO3，还含有少量NiCO3与铁屑）制备CoCl2·6H2O的工艺流程如下：

已知：①除镍过程中溶液pH对产品中钴的回收率及产品中镍元素的含量的影响如图所示。

②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

金属离子	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe3+	1.5	4.1
Fe2+	7.5	9.7
Co2+	6.6	9.4
Ni2+	6.7	9.5

回答下列问题：

（1）酸浸后，溶液中的阳离子有Co2＋、Ni2＋、________。

（2）除镍时，应调节溶液的pH=________，此时Ni2＋是否形成Ni(OH)2沉淀？________（填“是”或“否”）。若pH过小，则产品纯度会______（填“升高”“降低”或“不变”）。

（3）酸溶时，当调节溶液的pH为8时，溶液中n(Fe3＋)：n(Co2＋)＝______。（已知：Ksp［Co(OH)2］＝2．0×10－16，Ksp［Fe(OH)3］＝4．0×10－38

（4）除铁时，先向溶液中滴加适量30％H2O2溶液，发生反应的离子方程式为_________；充分反应后再向溶液中加入CoCO3，调节溶液pH的范围为_________，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，最后过滤得到CoCl2溶液。

（5）已知：Ag＋＋SCN－ ==AgSCN↓。为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量，称取11．9g粗产品溶于水配成100mL溶液，从中取出25．00mL，先加入含0．03 mol AgNO3的溶液（杂质不反应），再用0．50molL—1的KSCN溶液滴定过量的AgNO3，该滴定操作所用的指示剂应为______（填化学式）溶液；若消耗20．00 ml KSCN溶液，则该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为________。

Answer 1

【答案】Fe2+、H+ 10 否 降低 2.0×10-16：1（或2.0×10-16） 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O 4.1≤pH < 6.6 Fe(NO3)3 80%

【解析】

含钴废料（含CoCO3、少量NiCO3与铁屑）加稀盐酸酸浸，得到Co2+、Ni2+、Fe2+的溶液，加氨水将Co2+、Fe2+沉淀，过滤，向沉淀中加入盐酸酸浸得到Co2+、Fe2+，向溶液中滴加适量30%H2O2，氧化亚铁离子，向溶液中加入CoCO3，调节溶液pH范围为4.l≤pH<6.6，使Fe3+沉淀完全，过滤得CoCl2溶液，结晶干燥得CoCl26H2O，据此分析解答。

（1）铁屑与酸反应生成Fe2+和氢气；

（2）依据已知信息①，结合图像综合分析作答，除镍过程中，Ni元素在滤液中，Co元素在滤渣中；

（3）根据溶度积公式分别计算出溶液中的Fe3＋和Co2＋的浓度，得出结论；

（4）加入30％H2O2溶液，其目的是氧化Fe2＋转化为Fe3＋，便于沉淀；结合金属离子沉淀所需的pH表中数据作答；

（5）KSCN溶液遇Fe3＋会变红；消耗的KSCN的物质的量可计算得出过量的Ag＋，根据关系式1Ag＋1ClCoCl2·6H2O，得出样品中的CoCl2·6H2O的物质的量，最后计算出原产品中的CoCl2·6H2O的质量，得出结论。

（1）酸浸后，铁屑与酸反应生成Fe2+和H2，同时剩余溶液中还有过量的盐酸，则溶液中的阳离子除有Co2＋、Ni2＋以外，还有Fe2+、H+，

故答案为：Fe2+、H+；

（2）除镍过程中产品中钴的回收率随着溶液pH的增大而降低，产品中镍元素的含量在pH = 10以后几乎不变，pH=10时，Co的回收率高且Ni的含量低，流程中除镍，Co元素在滤渣中，Ni元素在滤液中，故未形成沉淀；若pH过小，除镍不完全，溶液中镍元素的含量增大，则产品的纯度会降低，

故答案为：10；否；降低；

（3）常温下，酸溶时，当调节溶液的pH为8时，溶液中c(OH) = = 1×10-6，因Ksp［Co(OH)2］＝c(Co2＋)×c2(OH) = 2.0×10－16，所以c(Co2＋) = = = 2.0×10-4，同理可知c(Fe3＋) = = = 4.0×10-20，又溶液的体积一定，则溶液中的n(Fe3＋)：n(Co2＋)＝c(Fe3＋) ：c(Co2＋) = = 2.0×10-16：1 = 2.0×10-16，

故答案为：2.0×10-16：1（或2.0×10-16）；

（4）除铁时，先向溶液中滴加适量30％H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋，其离子方程式为：2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O，充分反应后再向溶液中加入CoC3，调节溶液pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，所需pH≥4.1，又要保证溶液中的Co2＋不沉淀，则pH<6.6，故适宜的pH范围为：4.1≤pH < 6.6，

故答案为：2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O；4.1≤pH < 6.6；

（5）因KSCN溶液遇Fe3＋会变红，为防止对银离子产生干扰，在操作过程中可选用Fe(NO3)3（不能用氯化铁或硫酸铁）作为指示剂，Ag＋＋SCN－ ==AgSCN↓，则KSCN消耗的Ag＋的物质的量n(Ag＋) = n(SCN－) = 0.5 mol/L×20×10-3 L = 0.01 mol，加入的AgNO3的物质的量为0.03 mol，说明与CoCl2·6H2O反应的AgNO3的物质的量为0.03 mol - 0.01 mol =0.02 mol，根据关系式1Ag＋1ClCoCl2·6H2O可知，25 mL溶液样品中CoCl2·6H2O的物质的量为×0.02 mol = 0.01mol， 100 mL溶液中的CoCl2·6H2O的质量为×0.01mol×238 g/mol = 9.52 g，则该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为 ×100% = 80%,

故答案为：Fe(NO3)3；80%