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酸性条件下，ClO₃^－不会氧化Co²⁺，ClO₃^－转化为Cl^－；

③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)

④CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。

请回答：

（1）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀Ⅹ成分为___________。

（2）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示，萃取剂使用的适宜pH范围是___________。(填选项序号字母)

 

A 1.0~2.0     B 2.5~3.5     C 4.0~5.0

（3）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取2g的粗产品溶于水，配成100mL溶液，取出20mL置于锥形瓶，加入K₂CrO₄做指示剂( Ag₂CrO₄为砖红色沉淀)，用0.2mol/L的AgNO₃溶液滴定至终点，重复2-3次，平均消耗AgNO₃标准溶液10.00mL。该粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数为___________。用K₂CrO₄做指示剂时，需要控制溶液pH值为6.5~10.5，试分析原因______________________。

Answer

Fe(OH)3, Al(OH)3 B 59.5% pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-)； pH太大生成Ag(OH)沉淀 (或Ag2O沉淀)

【解析】

含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，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，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，向溶液中加入NaF溶液，除去钙镁离子，然后过滤得到的滤液中II中加入萃取剂，得到氯化钴。

(1)根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答；

(2)滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除去锰离子；根据图示选择合适的pH范围；

(3)根据CoCl2·6H2O和AgNO3的物质的量关系，根据用去硝酸银的物质的量计算出CoCl2·6H2O的质量，再用纯物质的质量除以样品的质量得到质量分数。

(1)NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至5.2，铝离子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X的成分为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(2)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2.5～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀，故选B；

(3) 设纯CoCl2·6H2O的质量为x，1mol氯离子消耗1mol银离子，故1molCoCl2·6H2O消耗2AgNO3，根据CoCl2·6H2O和硝酸银的物质的量关系，

，解得：x=0.238g，原来溶液100ml，计算得到氯化钴的质量为20ml的液体，故要把20ml的溶液换算成100ml溶液，CoCl2·6H2O的纯度为59.5% ，pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-)， pH太大生成AgOH沉淀，所以需要控制溶液pH值为6.5～10.5。