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【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)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:

已知:①浸出液中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如表所示:

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:_____________

(3)“加Na2CO3pH5.2”,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。

(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____________;萃取剂使用的最佳pH范围是_____(填代号)。

A.2.0~2.5 B.3.0~3.5

C.4.0~4.5 D.5.0~5.51

(6)为测定粗产品中CoCl2·6H2O的含量,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)

【答案】Co2O3+SO32-+4H===2Co2+SO42-+2H2OClO3-+6Fe2+6H===Cl+6Fe3+3H2OFe(OH)3、Al(OH)3蒸发浓缩冷却结晶除去滤液中的Mn2B粗产品中含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水

【解析】

含钴废料中加入盐酸,可得浸出液中含有的阳离子主要有HCo2Fe2Mn2Al3加入NaClO3Fe2+氧化成Fe3+然后加入Na2CO3pH5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤后所得滤液主要含有CoCl2,为得到CoCl2·6H2O晶体,进行蒸发浓缩、冷却结晶和过滤的操作以此分析解答

(1)根据已知信息,浸出液含有Co2+,而Co2O3Co化合价为+3,与亚硫酸根离子发生氧化还原反应,离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H===2Co2+SO42-+2H2O

因此,本题正确答案是Co2O3+SO32-+4H===2Co2+SO42-+2H2O

(2)从表中数据看,亚铁离子沉淀完全时,Co2+已经沉淀完全,无法得到产品,因此需要将亚铁离子氧化为铁离子,NaClO3的作用就是将Fe2+氧化成Fe3+,该反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2+6H===Cl+6Fe3+3H2O,

因此,本题正确答案是ClO3-+6Fe2+6H===Cl+6Fe3+3H2O;

(3)从表中数据看加Na2CO3pH5.2所得沉淀为Fe(OH)3、Al(OH)3

因此,本题正确答案是Fe(OH)3、Al(OH)3

(4)萃取后的余液主要是CoCl2欲获得晶体CoCl2·6H2O,从溶液中制取结晶水合物的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤则操作1为蒸发浓缩、冷却结晶过滤,

因此,本题正确答案是蒸发浓缩冷却结晶;

(5)Mn2+生成氢氧化物沉淀完全时Co2+已经沉淀完全,需要除去Mn2+,萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+;从图中看pH3~3.5时锰离子萃取率可以达到80%以上,而Co2+萃取率仅10%左右,故选B。

因此,本题正确答案是除去滤液中的Mn2B;

(6)粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是粗产品中混有Cl-含量比样品高的可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水等

因此,本题正确答案是粗产品中含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水。

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