Question

【題目】CoCl2·6H2O是一種飼料營養強化劑。工業上利用水鈷礦[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 浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

② CoCl2·6H2O熔點為86℃，加熱至110～120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷。

③ 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：0.01 mol/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

（1）水鈷礦進行預處理時加入Na2SO3，其主要作用是(用化學方程式說明) 。

（2）寫出NaClO3在浸出液中發生主要反應的離子方程式 ；若不慎向“浸出液”中加了過量的NaClO3，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）“系列操作”中包含3個基本實驗操作依次是 、 和過濾。

（4）浸出液加Na2CO3調pH至5.2 時，所得濾液中金屬離子有 ；萃取液中含有的主要金屬陽離子是 。

（5）為尋找合適的萃取劑，發現某種萃取劑對部分離子的萃取率與溶液pH 的關系如下圖所示。請寫出有關萃取規律，并說明本流程是否能用該萃取劑進行萃取。

Answer 1

【答案】（1）2Co3++SO32－+H2O=2Co2++SO42－+2H+

（2）6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O ClO3－+5Cl－+6H+=3Cl2↑+3H2O

（3）蒸發濃縮 冷卻結晶

（4）Mn2+、Co2+、Na+ Mn2+

（5）同種離子的萃取率隨pH值增大而增加；當pH值達5.2時，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能將其分離開來（或相同pH時，不同離子萃取率順序為 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或當pH達到5及5以上時，各離子的萃取率均已接近100%）

【解析】

試題分析： （1）根據首尾分析法可知，預處理時使用還原劑Na2SO3的目的是將Co3+還原為Co2+，由電子、電荷、原子守恒原理配平可得：2 Co3+ + SO32－ + H2O = 2 Co2+ + SO42－ + 2 H+；（2）根據已知信息①，浸出液中加入氧化劑NaClO3的目的是將浸出步驟形成的Fe2+氧化為Fe3+，由電子、電荷、原子守恒原理配平可得：6 Fe2+ + ClO3－ + 6 H+ = 6 Fe3+ + Cl－ + 3 H2O；過量的NaClO3可以將Cl－氧化為氯氣，由電子、電荷、原子守恒原理配平可得：ClO3－ + 5Cl－ + 6H+ = 3Cl2↑ + 3 H2O；（3）根據已知信息②和結晶水化合物的制備方法，從萃取余液到CoCl2·6H2O粗產品，需要蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌和干燥等系列操作；（4）由已知信息③可知，浸出液加Na2CO3調pH至5.2 時，Fe3+、Al3+已經完全沉淀，Co2+、Mn2+還未開始沉淀，因此所得濾液中金屬離子有Mn2+、Co2+、Na+；加入萃取劑的目的是除去Mn2+，使其進入萃取液，同時使Co2+進入萃取余液；（5）讀圖可知，同種離子的萃取率隨pH值增大而增加；當pH值達5.2時，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能將其分離開來（或相同pH時，不同離子萃取率順序為 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或當pH達到5及5以上時，各離子的萃取率均已接近100%）。