Question

15．利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃和Co（OH）₃，还有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂•6H₂O的工艺流程如图所示：

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：

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）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O．
（2）NaClO₃的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示．萃取剂的作用是除去溶液中的Mn²⁺；其使用的适宜pH范围是B（填字母）．

A.2.0～2.5　　　　B.3.0～3.5　　　　C.4.0～4.5
（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%，其原因可能是粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去部分结晶水（任答一条即可）．

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂，加入NaClO₃氧化亚铁离子为铁离子，可得到FeCl₃，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、MnCl₂，然后加入萃取剂除去Mn²⁺等，萃取后溶液经过蒸发结晶得到CoCl₂•6H₂O．
（1）Co₂O₃与盐酸反应生成与CoCl₂与水，Co³⁺将亚硫酸根氧化为硫酸根，自身被还原为Co²⁺；
（2）NaClO₃具有氧化性，能将浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为氢氧化铁、氢氧化铝；
（4）滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除去锰离子，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀；
（5）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去部分结晶水．

解答 解：含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂，加入NaClO₃氧化亚铁离子为铁离子，可得到FeCl₃，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、MnCl₂，然后加入萃取剂除去Mn²⁺等，萃取后溶液经过蒸发结晶得到CoCl₂•6H₂O．
（1）Co₂O₃与盐酸反应生成与CoCl₂与水，Co³⁺将亚硫酸根氧化为硫酸根，自身被还原为Co²⁺，反应离子方程式为：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺═2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（2）NaClO₃具有氧化性，能将浸出液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，以便后续步骤中调节溶液pH转化为氢氧化铁除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
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⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀，
故答案为：除去溶液中的Mn²⁺；B；
（5）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去部分结晶水，使沉淀粗产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%，
故答案为：粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去部分结晶水．

点评 本题属于化学工艺流程题目，涉及物质分离和提纯、对操作与药品的分析评价、元素化合物知识、含量测定误差分析、信息获取与迁移运用等，关键是理解工艺流程，题目难度中等．