Question

【題目】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+、Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等

②部分陽離子開始沉淀和完全沉淀的pH見下表

③CoCl2·6H2O熔點86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩定，加熱至110~120℃時失去結晶水變成無水氯化鈷。

(1)寫出Co2O3與Na2SO3和鹽酸反應的離子方程式______________________。

(2)加入NaClO3的目的是______________________；加入過量NaClO3可能生成有毒氣體，該氣體是___________(填化學式)

(3)為了除去Fe3+、Al3+，需加Na2CO3調pH，則pH應控制的范圍為_____________________.

(4)加萃取劑的目的是___________；金屬離子在萃取劑中的萃取率與pH的關系如圖，據此分析pH的最佳范圖為___________(填字母序號)。

A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5 D.5.0~5.5

(5)CoCl2·6H2O常用減壓烘干法烘干，原因是___________。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O 將Fe2+氧化成Fe3+ Cl2 5.2pH<7.6 除去溶液中的Mn2+ B 降低烘干溫度，防止產品熔化或分解失去結晶水變為無水氯化鈷

【解析】

含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MnCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3調pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl2，為得到CoCl26H2O晶體，應控制溫度在86℃以下蒸發，加熱時要防止溫度過高而失去結晶水，可減壓烘干。

（1）水鈷礦的主要成分為Co2O3，加入鹽酸和亞硫酸鈉，浸出液含有Co2+，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，反應的離子方程式為：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；

（2）NaClO3的作用是將Fe2+氧化成Fe3+，其反應的離子方程式為：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；在酸性條件下，過量NaClO3與氯離子發生氧化還原反應生成氯氣；

（3）Fe3+完全水解的pH為3.7，Al3+完全水解的pH為5.2，Co2+開始水解的PH為7.6，所以為了除去Fe3+、Al3+，加入Na2CO3調pH應控制的范圍為5.2pH<7.6；

（4）根據流程圖可知，存在Mn2+、Co2+金屬離子的溶液中，加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn2+；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，故選B；
（5）根據題意知，CoCl26H2O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CoCl26H2O需減壓烘干。