Question

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，失去结晶水生成无水氯化钴。
（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a”,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。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（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_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2.0~2.5     B．3.0~3.5         C．4.0~4.5     D．5.0~5.5
（6）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_____________________。（答一条即可）

Answer 1

（1）Co₂O₃+SO₃^2－+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2－+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）蒸发(浓缩)、冷却(结晶) （2分） 降低烘干温度，防止产品分解（1分）
（5）除去溶液中的Mn²⁺          B    （每空1分）
（6）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水    （1分）

试题分析：（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^＋、Co^2＋、Fe^2＋、Mn^2＋、Al^3＋等，所以Co₂O₃和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应为：Co₂O₃+SO₃^2－+4H^＋=2Co^2＋+SO₄^2－+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，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，“浸出液”中加过量NaClO₃时，有毒气体是氯气，所以推断是NaClO₃和“浸出液”中的氯离子发生了氧化还原反应，ClO₃^-中Cl元素的化合价由+5价降低为0价，HCl中Cl元素的化合价由-1价升高到0，根据电子守恒及质量守恒定律来配平，所以其方程式为：KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O，离子方程式是ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2，铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al^3＋+3CO₃^2－+3H₂O=2Al(OH)₃↓+3CO₂↑；铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe^3＋+3CO₃^2－+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑；故答案为：Fe(OH)₃、Al(OH)₃；
（4）从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，根据题意知，CoCl₂·6H₂O常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴，为防止其分解，制得的CoCl₂·6H₂O需减压烘干；
（5）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn^2＋、Co^2＋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Mn^2＋完全沉淀，并防止Co^2＋转化为Co(OH)₂沉淀，故答案为：除去溶液中的Mn^2＋；选B；                      
（6）根据CoCl₂·6H₂O的组成分析，造成产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%的原因可能是：含有杂质，导致氯离子含量大，结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大。₂·6H₂O的工艺流程。