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+、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：(金属离子浓度为：0.01mol/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

③CoCl2·6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。

(1)写出浸出过程中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________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，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)“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为____________、_______________________

(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是__________________________。

(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO3酸化的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)

(6)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。萃取剂的作用是___________________；其使用的适宜pH范围是__________。

A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5

Answer 1

【答案】Co2O3+SO32－+4H+＝2Co2++SO42－+2H2O ClO3-+ 6Fe2++ 6H+＝Cl-+ 6Fe3++ 3H2O ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O Fe(OH)3 Al(OH)3 降低烘干温度，防止产品分解(或者失水) 粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水 除去溶液中的Mn2+ B

【解析】

（1）根据流程图结合信息浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等进行解答；
（2）NaClO3中氯元素化合价为+6价，为氧化剂，FeCl2中铁元素化合价+2价为还原剂；ClO3-和Cl-发生氧化还原反应生成Cl2；
（3）根据加Na2CO3调pH至5.2，5.2小于7.6，即此时溶液pH小于Co2+开始沉淀的pH解答；
（4）减压烘干目的是降低烘干温度，防止产品分解；
（5）根据CoCl2·6H2O的组成分析，可能是含有杂质，也可能是失去部分水；

（6）萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+，通过萃取率与pH的关系可以看出，pH达到3.0~3.5 是适宜pH范围。

（1）向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]加入盐酸和亚硫酸钠，浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应为：Co2O3+SO32－+4H+＝2Co2++SO42－+2H2O，
故答案为：Co2O3+SO32－+4H+＝2Co2++SO42－+2H2O；
（2）加入NaClO3，会发生FeCl2中铁元素的化合价+2→+3，失去电子，NaClO3中氯元素的化合价由+5→-1价，得到电子，所以NaClO3发生反应的主要离子方程式为ClO3-+ 6Fe2++ 6H+＝Cl-+ 6Fe3++ 3H2O，若NaClO3过量，ClO3-和Cl-发生氧化还原反应生成有Cl2，离子方程式为：ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O，
故答案为：ClO3-+ 6Fe2++ 6H+＝Cl-+ 6Fe3++ 3H2O；ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O；
（3）加Na2CO3调pH至5.2，5.2小于7.6，即此时溶液pH小于Co2+开始沉淀的pH，因此可以防止Co2+被沉淀，此时只有Fe3+和Al3+沉淀下来，故过滤所得到的沉淀成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。

故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；
（4）根据信息，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(或者失水)；
（5）根据CoCl2·6H2O的组成分析，加入足量AgNO3溶液得到的是AgCl沉淀，而粗产品可能含有可溶性氯化物，使Cl-含量变大，或晶体本身失去了部分结晶水，都会造成质量分数大于100%，

故答案为：粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水；

（6）滤液中含有Co2+、Mn2+，通过萃取率与pH的关系可以看出，当pH达到3~4时，Mn2+萃取基本完成，而Co2+几乎没有变化，因此，向“滤液”中加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+；其使用的最佳pH范围是：3.0~3.5，故本题正确答案为B。

故答案为：除去溶液中的Mn2+；B。