Question

【题目】利用水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程，回答下列问题：

已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等；②沉淀I中只含有两种沉淀；③流程中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）浸出过程中Co2O3发生反应的离子反应方程式为_________________。

（2）NaClO3在浸出液中发生的离子反应方程式为______________。

（3）加入Na2CO3调PH至5.2，目的是________；萃取剂层含锰元素，则沉淀II的主要成分为_____。

（4）操作I包括：将水层加入浓盐酸调整PH为2-3，______、_____、过滤、洗涤、减压烘干等过程。

（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，加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥，测沉淀质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O质量分数大于100%,其原因可能是_____（回答一条原因即可）。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 使Fe3+和Al3+沉淀完全 CaF2和MgF2 蒸发浓缩 冷却结晶 产品中结晶水含量低；产品中混有氯化钠杂质（回答一条即可）

【解析】

在盐酸和Na2SO3作用下将水钴矿中的离子浸出，得到含有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+的浸出液，NaClO3加入浸出液中，将Fe2+氧化为Fe3+，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全转化为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀。过滤后得到滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，将Mg2+、Ca2+转化为MgF2、CaF2沉淀，加盐酸调节溶液PH值，加萃取剂将锰元素从溶液中分离，经分液操作，对分离后的水层溶液加入浓盐酸调整PH为2-3，经过蒸发浓缩、冷却结晶过滤、洗涤、减压烘干等过程，最终得到所制备的产品。

(1)浸出过程中，Co2O3与盐酸、Na2SO3发生反应，Co2O3转化为Co2+，Co元素化合价降低，则S元素化合价升高，SO32-转化为SO42-，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式: Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O。

答案为：Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O；

(2)NaClO3加入浸出液中，将Fe2+氧化为Fe3+，ClO3-被还原为Cl-，反应的离子方程式为: ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O。

答案为： ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

(3)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取剂层含锰元素，结合流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ为MgF2、CaF2。

答案为：使Fe3+和Al3+沉淀完全；CaF2和MgF2

(4)经过操作Ⅰ由溶液得到结晶水合物，故除题中已知过程外，操作Ⅰ还包括蒸发浓缩、冷却结晶。

答案为：蒸发浓缩 ；冷却结晶

(5)根据CoCl2·6H2O的组成及测定过程分析，造成粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：含有氯化钠杂质，使氯离子含量增大或结晶水合物失去部分结晶水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。

答案为：产品中结晶水含量低；产品中混有氯化钠杂质（回答一条即可）