Question

【題目】CoCl2·6H2O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。一種利用水鈷礦（主要成分為Co2O3、Co（OH）3，還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等）制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H+、CO2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表（金屬離子濃度為0．01 mol/L）：

③CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷。

（1）寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________。

（2）若不慎向“浸出液”中加過量NaClO3時(shí)，可能會(huì)生成有毒氣體，寫出生成該有毒氣體的離子方程式：_______________。

（3）“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們依次是_____________、__________和過濾。制得的CoCl2·6H2O在烘干時(shí)需減壓烘干的原因是_____________。

（4）萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖向“濾液”中加入萃取劑的目的是____________，其使用的最佳pH范圍是______。

A 2．0～2．5 B 3．0～3．5 C 4．0～4．5 D 5．0～5．5

（注：橫坐標(biāo)依次為1-6；單位：PH）

（5）為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的含量，稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量AgNO3溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，其原因可能是__________。（答一條即可）

Answer 1

【答案】Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2+3H2O 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解 除去Mn2+ B 粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物（或晶體失去了部分結(jié)晶水）

【解析】

根據(jù)題意可知，本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)知識(shí)及物質(zhì)性質(zhì)知識(shí)分析。

(1)浸出過程中使用鹽酸酸浸,同時(shí)加入Na2SO3反應(yīng),SO32具有一定的還原性,可以還原Co3+和Fe3+得到Co2+和Fe2+,則相當(dāng)于發(fā)生反應(yīng)：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O，這是主要的反應(yīng)，

故答案為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

(2)向浸出液中加入NaClO3的目的是氧化Fe2+為Fe3+,便于后續(xù)的除雜,此時(shí)ClO3被還原為Cl,如不慎向“浸出液”中加過量NaC1O3時(shí),在酸性條件下ClO3可能會(huì)與Cl發(fā)生反應(yīng)生成H2O和Cl2,反應(yīng)為ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2+3H2O，

故答案為：ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2+3H2O；

(3)操作1使得溶液中的Co2+析出晶體，所以具體操作步驟應(yīng)為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾， 制得的CoCl2·6H2O需減壓烘干,考慮到CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃，加熱至110120℃時(shí)，失去結(jié)晶水生成無水氯化鈷，所以目的是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解，

故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；

(4)根據(jù)萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系圖分析,進(jìn)行到萃取操作時(shí)溶液中主要存在Mn2+和Co2+,則萃取操作的目的是除去Mn2+，隨著pH的增大,Mn2+的萃取率增大,但與此同時(shí)Co2+,所不同的是二者起始萃取率所對(duì)應(yīng)的pH不同,選擇pH的范圍需要使得Mn2+的萃取率盡可能高,使得Co+的萃取率盡可能低,能使二者盡可能充分地分離,應(yīng)為3.04.0之間,此區(qū)間內(nèi),Mn2+的萃取率較高,雖然Co2+也有一定萃取率,但是增量不大,4.0以后Co2+的萃取率急速上升,不予考慮,3.0之前,Mn2+的萃取率較低，也不予考慮，所以符合的只有B項(xiàng)，

故答案為：除去Mn2+；B；

(5)為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的含量,稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水,加入足量AgNO3溶液,過濾、洗滌,將沉淀烘干后稱其質(zhì)量,借助沉淀Cl計(jì)算粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù),粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù),通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,從公式分析是m測(cè)增大,或者m樣減小,m測(cè)增大則是多測(cè)了Cl的量,可能是由粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物引起,m樣減小,說明粗產(chǎn)品并不是我們認(rèn)為的CoCl2·6H2O,而是已經(jīng)失去了部分結(jié)晶水,而我們當(dāng)成是CoCl2·6H2O去計(jì)算，而實(shí)際上樣品質(zhì)量不足以達(dá)到這么多，是偏小的，所以計(jì)算值超過了100%，

故答案為：粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物（或晶體失去了部分結(jié)晶水）。