Question

（14分）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5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                        ，加入萃取剂的目的是                           。

（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                           。

（5）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HNO₃酸化的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（2分） ClO3-+5Cl-+6H+＝3Cl2↑+3H2O（每空2分）

（3）Fe（OH）3、Al（OH）3（2分）除去溶液中的Mn2+（2分）

（4）降低烘干温度，防止产品分解（2分）

（5）粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水（2分）

【解析】

试题分析：（1）向水钴矿中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+，其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，氯气有毒，其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水解相互促进的反应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水解相互促进的反应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。由于溶液中还含有Mn2+，因此要得到CoCl2 ·6H2O，需要除去溶液中的Mn2+，所以萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+。

（4）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。

【考点定位】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、工艺流程图分析

【名师点晴】制备型工艺流程题的解题策略：

（1）明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质。善于从基本概念和反应原理的角度分析流程图试题中的元素及化合物知识，善于从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。箭头进入的是投料（反应物），箭尾是生成物。

（2）注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择。读懂流程图，写出主要的化学反应方程式或制备原理。

（3）要解决一个物质的制备、合成等实际的化学问题往往从成本角度、环保角度、现实角度等多角度考虑。即：