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，还含有少量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，还原性Fe^2＋>Cl^－>Co²⁺；

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。

回答下列问题：

（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”中包含的基本实验操作，它们依次是         和过滤、减压烘干。

（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

Answer

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

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

（3）Fe(OH)3 Al(OH)3 (2分) (4)蒸发浓缩、冷却结晶（2分）

（5）除去溶液中的Mn2＋（2分）； B（2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，反应的离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，反应的离子方程式为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气，反应的离子方程式为：ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；

（3）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至a，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↑；Fe3＋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↑，所以沉淀成分为Fe(OH)3 Al(OH)3；

（4）利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，所以答案为蒸发浓缩、冷却结晶；

（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，所以答案为除去溶液中的Mn2+；B。

考点：本题通过制取CoCl2•6H2O的工艺流程，考查了物质制备方案的设计。