Question

常温下，用含钴废料(主要成分为CoCO₃，还含有少量NiCO₃与铁屑)制备CoCl₂•6H₂O的工艺流程如图。

①已知除镍过程中溶液pH对钴的回收率及Ni²⁺含量的影响如图所示。

②部分金属阳离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

金属阳离子	开始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe^3+	1.5	4.0
Fe^2+	7.5	9.7
Co^2+	6.6	9.4
Ni^2+	7.7	9.5

回答下列问题：

(1)酸浸后溶液中的阳离子为：Co²⁺，Ni²⁺和__。

(2)除镍时，应调节溶液pH=__，此时Ni²⁺是否形成Ni(OH)₂沉淀？___(是或否)。若pH过小，则产品纯度会___(升高，降低，或不变)。

(3)酸溶时，当调节pH=8时，溶液中n(Fe³⁺)：n(Co²⁺)=__。

已知K_sp[Co(OH)₂]=2.0×10^-16，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38。

(4)除铁时先向溶液中加入30%的H₂O₂发生的离子反应方程式是：__。充分反应后再向溶液中加入CoCO₃，调节溶液pH范围为__，使Fe³⁺完全转化为Fe(OH)₃沉淀，最后过滤得到CoCl₂溶液。

(5)已知Ag⁺+SCN^-=AgSCN↓，为测定粗产品中CoCl₂•6H₂O的含量，称取11.9g粗产品配成100mL溶液，从中取出25mL先加入含0.03mol的AgNO₃，(杂质不与其反应)，再用0.5mol/L的KSCN溶液标定过量的AgNO₃，该标定操作所用的指示剂为__(填化学式)，若消耗20.00mL的KSCN溶液，则该粗产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数为__。

Answer

Fe2+、H+ 10 否 降低 2.0×10-16：1(或2.0×10-16) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 4.0≤pH＜6.6 Fe(NO3)3 80%

【解析】

含钴废料(主要成分为CoCO3，还含有少量NiCO3与铁屑)加稀盐酸酸浸，得到含Co2+、Ni2+、Fe2+的溶液，加氨水调节pH将Co2+、Fe2+沉淀，过滤，向沉淀中加入盐酸酸浸得到含Co2+、Fe2+溶液，向溶液中滴加适量30%H2O2，氧化Fe2+得到Fe3+，向溶液中加入CoCO3，调节溶液pH为4.0≤pH＜6.6，使Fe3+沉淀完全，过滤得CoCl2溶液，减压蒸干溶液，结晶干燥得CoCl2•6H2O。

(1)碳酸钴和碳酸镍与盐酸反应生成相应的氯化物溶于水，酸浸后，铁屑与酸反应生成Fe2+和H2，同时剩余溶液中还有过量的盐酸，则溶液中的阳离子除有Co2＋、Ni2＋以外，还有Fe2+、H+；

(2)据图可知除镍过程中产品中钴的回收率随着溶液pH的增大而降低，产品中镍元素的含量在pH=10以后几乎不变，pH=10时，Co的回收率高且Ni的含量低，所以应调节pH为10；除镍时，Co元素在滤渣中Ni元素在滤液中，未形成沉淀；若pH过小，除镍不完全，溶液中镍元素的含量增大，则产品的纯度会降低；

(3)常温下，酸溶时，当调节溶液的pH为8时，溶液中c(OH−)=mol/L=1×10-6mol/L，因Ksp[Co(OH)2]＝c(Co2＋)×c2(OH−)=2.0×10－16，所以c(Co2＋)===2.0×10-4，同理可知c(Fe3＋)===4.0×10-20，溶液的体积一定，则溶液中的n(Fe3＋)：n(Co2＋)＝c(Fe3＋)：c(Co2＋)==2.0×10-16：1=2.0×10-16，

(4)除铁时，先向溶液中滴加适量30％H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋，其离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；充分反应后再向溶液中加入CoCO3，调节溶液pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，所需pH≥4.1，又要保证溶液中的Co2＋不沉淀，则pH<6.6，故适宜的pH范围为：4.0≤pH＜6.6；

(5)为防止银离子与其他阴离子发生反应，在操作过程中可选用Fe(NO3)3(因氯离子和硫酸根和银离子生成沉淀，不能用氯化铁或硫酸铁)作为指示剂；

Ag＋＋SCN－==AgSCN↓，则KSCN消耗的Ag＋的物质的量n(Ag＋)=n(SCN－)=0.5mol/L×20×10-3L=0.01mol，加入的AgNO3的物质的量为0.03mol，说明与CoCl2·6H2O反应的AgNO3的物质的量为0.03mol-0.01mol=0.02mol，根据关系式Ag＋Cl−CoCl2·6H2O可知，25mL溶液样品中CoCl2·6H2O的物质的量为×0.02mol=0.01mol，100mL溶液中的CoCl2·6H2O的质量为×0.01mol×238g/mol=9.52g，则该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为×100%=80%。