Question

CoCl₂·6H₂O是一種飼料營養強化劑。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溶液的pH見下表：(金屬離子濃度為：0.01mol/L)

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3	Mn(OH)2
開始沉淀	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熔點為86℃，加熱至110~120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷。
（1）寫出浸出過程中Co₂O₃發生反應的離子方程式________________________。
（2）寫出NaClO₃發生反應的主要離子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加過量NaClO₃時，可能會生成有毒氣體，寫出生成該有毒氣體的離子方程式_______________。
（3）“加Na₂CO₃調pH至a”,過濾所得到的沉淀成分為                   。
（4）“操作1”中包含3個基本實驗操作，它們依次是_________、__________和過濾。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干時需減壓烘干的原因是__________________。
（5）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖。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
（6）為測定粗產品中CoCl₂·6H₂O含量，稱取一定質量的粗產品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質量。通過計算發現粗產品中CoCl₂·6H₂O的質量分數大于100％，其原因可能是_____________________。（答一條即可）

Answer 1

（1）Co₂O₃+SO₃^2－+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2－+2H₂O    （2分）
（2）ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O   ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O（每空2分）
（3）Fe(OH)₃  Al(OH)₃    （2分）
（4）蒸發(濃縮)、冷卻(結晶) （2分） 降低烘干溫度，防止產品分解（1分）
（5）除去溶液中的Mn²⁺          B    （每空1分）
（6）粗產品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水    （1分）

解析試題分析：（1）向水鈷礦[主要成分為Co₂O₃、Co（OH）3，還含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]
加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有的陽離子主要有H^＋、Co^2＋、Fe^2＋、Mn^2＋、Al^3＋等，所以Co₂O₃和亞硫酸鈉在酸性條件下發生氧化還原，根據電荷守恒和得失電子守恒，反應為：Co₂O₃+SO₃^2－+4H^＋=2Co^2＋+SO₄^2－+2H₂O；
（2）加入NaClO₃，會發生FeCl₂中鐵元素的化合價+2→+3，失去電子，NaClO₃中氯元素的化合價由+5→-1價，得到電子，根據電荷守恒和得失電子守恒，反應為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，“浸出液”中加過量NaClO₃時，有毒氣體是氯氣，所以推斷是NaClO₃和“浸出液”中的氯離子發生了氧化還原反應，ClO₃^-中Cl元素的化合價由+5價降低為0價，HCl中Cl元素的化合價由-1價升高到0，根據電子守恒及質量守恒定律來配平，所以其方程式為：KClO₃+6HCl=KCl+3Cl₂↑+3H₂O，離子方程式是ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
（3）加Na₂CO₃調pH至5.2，鋁離子能與碳酸根離子發生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Al^3＋+3CO₃^2－+3H₂O=2Al(OH)₃↓+3CO₂↑；鐵離子能與碳酸根離子發生雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Fe^3＋+3CO₃^2－+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑；故答案為：Fe(OH)₃、Al(OH)₃；
（4）從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，其操作步驟是蒸發濃縮、冷卻結晶和過濾，根據題意知，CoCl₂·6H₂O常溫下穩定無毒，加熱至110～120℃時，失去結晶水變成有毒的無水氯化鈷，為防止其分解，制得的CoCl₂·6H₂O需減壓烘干；
（5）根據流程圖可知，此時溶液中存在Mn^2＋、Co^2＋金屬離子，由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系可知
調節溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn^2＋完全沉淀，并防止Co^2＋轉化為Co(OH)₂沉淀，故答案為：除去溶液中的Mn^2＋；選B；                      
（6）根據CoCl₂·6H₂O的組成分析，造成產品中CoCl₂·6H₂O的質量分數大于100%的原因可能是：含有雜質，導致氯離子含量大，結晶水化物失去部分水，導致相同質量的固體中氯離子含量變大。
考點：考查有關CoCl₂·6H₂O的工藝流程。