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）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）

【解析】

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＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋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+SO32－+4H＋=2Co2＋+SO42－+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：2Al3＋+3CO32－+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：2Fe3＋+3CO32－+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＋；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。

考点：考查有关CoCl2·6H2O的工艺流程。