题目内容
【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浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
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 |
③CoCl2·6H2O熔点为86 ℃，加热至110～120 ℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程Co2O3发生反应的离子方程式：______________。
（2）写出NaClO3发生反应的主要离子方程式：_____________；
（3）“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为________。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、_________和过滤。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是____________；萃取剂使用的最佳pH范围是_____(填代号)。
A．2.0～2.5 B．3.0～3.5
C．4.0～4.5 D．5.0～5.51
（6）为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是________________________。(答一条即可)
【答案】Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2OClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2OFe(OH)3、Al(OH)3蒸发浓缩冷却结晶除去“滤液”中的Mn2＋B粗产品中含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水
【解析】
含钴废料中加入盐酸，可得浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等，加入NaClO3，将Fe2+氧化成Fe3+，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2，为得到CoCl2·6H2O晶体，进行蒸发浓缩、冷却结晶和过滤的操作，以此分析解答。
(1)根据已知信息，浸出液含有Co2+，而Co2O3中Co化合价为+3，与亚硫酸根离子发生氧化还原反应，离子方程式为：Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2O，
因此，本题正确答案是：Co2O3＋SO32-＋4H＋===2Co2＋＋SO42-＋2H2O；
(2)从表中数据看，亚铁离子沉淀完全时，Co2+已经沉淀完全，无法得到产品，因此需要将亚铁离子氧化为铁离子，NaClO3的作用就是将Fe2+氧化成Fe3+，该反应的离子方程式为ClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O，
因此，本题正确答案是：ClO3-＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O；
(3)从表中数据看加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3，
因此，本题正确答案是：Fe(OH)3、Al(OH)3 ；
(4)萃取后的余液主要是CoCl2，欲获得晶体CoCl2·6H2O，从溶液中制取结晶水合物的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，则操作1为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，
因此，本题正确答案是：蒸发浓缩；冷却结晶；
(5)Mn2+生成氢氧化物沉淀完全时Co2+已经沉淀完全，需要除去Mn2+，萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+；从图中看pH为3~3.5时锰离子萃取率可以达到80%以上，而Co2+萃取率仅10%左右，故选B。
因此，本题正确答案是：除去“滤液”中的Mn2＋ ；B；
(6)粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100％，其原因可能是粗产品中混有Cl-含量比样品高的可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水等，
因此，本题正确答案是：粗产品中含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水。
