Question

CoCl2·6H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑。一種利用水鈷礦(主要成分為Co2O3、Co(OH)3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：(金屬離子濃度為：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
開始沉淀	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熔點為86℃，加熱至110~120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷。

（1）寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應的離子方程式________________________。

（2）寫出NaClO3發(fā)生反應的主要離子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加過量NaClO3時，可能會生成有毒氣體，寫出生成該有毒氣體的離子方程式_______________。

（3）“加Na2CO3調pH至a”,過濾所得到的沉淀成分為??????????????????? 。

（4）“操作1”中包含3個基本實驗操作，它們依次是_________、__________和過濾。制得的CoCl2·6H2O在烘干時需減壓烘干的原因是__________________。

（5）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖。向“濾液”中加入萃取劑的目的是_________；其使用的最佳pH范圍是________________。

 

A．2.0~2.5? ?? B．3.0~3.5? ??????? C．4.0~4.5??? ? D．5.0~5.5

（6）為測定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量，稱取一定質量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量AgNO3溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質量。通過計算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質量分數(shù)大于100％，其原因可能是_____________________。（答一條即可）

 

Answer 1

【答案】

（1）Co2O3+SO32－+4H+=2Co2++SO42－+2H2O???? （2分）

（2）ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O??? ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O （每空2分）

（3）Fe(OH)3?? Al(OH)3???? （2分）

（4）蒸發(fā)(濃縮)、冷卻(結晶) （2分）? 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解（1分）

（5）除去溶液中的Mn2+?????????? B???? （每空1分）

（6）粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水???? （1分）

【解析】

試題分析：（1）向水鈷礦[主要成分為Co2O3、Co（OH）3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]

加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋等，所以Co2O3和亞硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生氧化還原，根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒，反應為：Co2O3+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+2H2O；

（2）加入NaClO3，會發(fā)生FeCl2中鐵元素的化合價+2→+3，失去電子，NaClO3中氯元素的化合價由+5→-1價，得到電子，根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒，反應為：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O，“浸出液”中加過量NaClO3時，有毒氣體是氯氣，所以推斷是NaClO3和“浸出液”中的氯離子發(fā)生了氧化還原反應，ClO3-中Cl元素的化合價由+5價降低為0價，HCl中Cl元素的化合價由-1價升高到0，根據(jù)電子守恒及質量守恒定律來配平，所以其方程式為：KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O，離子方程式是ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O ；

（3）加Na2CO3調pH至5.2，鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Al3＋+3CO32－+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；鐵離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Fe3＋+3CO32－+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑；故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

（4）從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，其操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶和過濾，根據(jù)題意知，CoCl2·6H2O常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110～120℃時，失去結晶水變成有毒的無水氯化鈷，為防止其分解，制得的CoCl2·6H2O需減壓烘干；

（5）根據(jù)流程圖可知，此時溶液中存在Mn2＋、Co2＋金屬離子，由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知

調節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn2＋完全沉淀，并防止Co2＋轉化為Co(OH)2沉淀，故答案為：除去溶液中的Mn2＋；選B；??????????????????????

（6）根據(jù)CoCl2·6H2O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質量分數(shù)大于100%的原因可能是：含有雜質，導致氯離子含量大，結晶水化物失去部分水，導致相同質量的固體中氯離子含量變大。

考點：考查有關CoCl2·6H2O的工藝流程。