Question

CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂。可由水钴矿[主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]制取，其工艺流程如下：

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

③CoCl₂•6H₂O熔点为86℃，加热至110﹣120℃时，失去结晶水生成CoCl₂．

回答下列问题：

（1）浸出水钴矿过程中，Fe₂O₃发生反应的化学方程式为________________________。

（2）向浸出液中加入适量NaClO₃目的是______________________________________。

（3）“加Na₂CO₃调pH至a”，a=______；过滤所得沉淀的主要成分为_________（填化学式）。

（4）萃取剂对金属离子的萃取与溶液pH的关系如下图所示，向“滤液”中加入该萃取剂的目的是__________，使用该萃取剂的最佳pH范围是_____（填选项字母）

A. 5.0﹣5.5   B. 4.0﹣4.5  C. 3.0﹣3.5   D. 2.0﹣2.5

（5）实验操作“操作1”为_______________、_________、过滤和减压烘干；制得的CoCl₂•6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是________________________。

Answer

Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+，易于除去铁元素 5.2 Fe（OH）3、Al（OH）3 除去溶液中的Mn2+ C； 蒸发浓缩 冷却结晶 降低烘干温度，防止产品分解

【解析】含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，Co2O3、Co（OH）3、Fe2O3、Al2O3、MnO和稀盐酸反应生成可溶性的CoCl2、AlCl3、FeCl2、MnCl2、NaCl，然后向溶液中加入氯酸钠，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，然后过滤，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，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，萃取后的溶液中主要含有CoCl2，为得到CoCl2•6H2O晶体，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶而得到粗产品。（1）浸出水钴矿过程中，Fe2O3发生反应的化学方程式为Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O；（2）向浸出液中加入适量NaClO3目的是将Fe2+氧化为Fe3+，易于除去铁元素；（3） “加Na2CO3调pH至a”，a=5.2，保证铝离子沉淀完全，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↑，所以沉淀成分为：Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）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+；C ；（5）实验操作“操作1”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤和减压烘干；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，导致氯离子含量大或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。