Question

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(yáng)離子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)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(kāi)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(diǎn)為86℃，加熱至110~120℃時(shí)，失去結(jié)晶水生成無(wú)水氯化鈷。
（1）寫出浸出過(guò)程中Co₂O₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________________。
（2）寫出NaClO₃發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加過(guò)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）“加Na₂CO₃調(diào)pH至a”,過(guò)濾所得到的沉淀成分為                   。
（4）“操作1”中包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們依次是_________、__________和過(guò)濾。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干時(shí)需減壓烘干的原因是__________________。
（5）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
（6）為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl₂·6H₂O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(guò)濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量。通過(guò)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

（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(fā)(濃縮)、冷卻(結(jié)晶) （2分） 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解（1分）
（5）除去溶液中的Mn²⁺          B    （每空1分）
（6）粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水    （1分）

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(yáng)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(fā)生氧化還原，根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒，反應(yīng)為：Co₂O₃+SO₃^2－+4H^＋=2Co^2＋+SO₄^2－+2H₂O；
（2）加入NaClO₃，會(huì)發(fā)生FeCl₂中鐵元素的化合價(jià)+2→+3，失去電子，NaClO₃中氯元素的化合價(jià)由+5→-1價(jià)，得到電子，根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒，反應(yīng)為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，“浸出液”中加過(guò)量NaClO₃時(shí)，有毒氣體是氯氣，所以推斷是NaClO₃和“浸出液”中的氯離子發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，ClO₃^-中Cl元素的化合價(jià)由+5價(jià)降低為0價(jià)，HCl中Cl元素的化合價(jià)由-1價(jià)升高到0，根據(jù)電子守恒及質(zhì)量守恒定律來(lái)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(diào)pH至5.2，鋁離子能與碳酸根離子發(fā)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(fā)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(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾，根據(jù)題意知，CoCl₂·6H₂O常溫下穩(wěn)定無(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鈷，為防止其分解，制得的CoCl₂·6H₂O需減壓烘干；
（5）根據(jù)流程圖可知，此時(shí)溶液中存在Mn^2＋、Co^2＋金屬離子，由萃取劑對(duì)金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知
調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn^2＋完全沉淀，并防止Co^2＋轉(zhuǎn)化為Co(OH)₂沉淀，故答案為：除去溶液中的Mn^2＋；選B；                      
（6）根據(jù)CoCl₂·6H₂O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl₂·6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：含有雜質(zhì)，導(dǎo)致氯離子含量大，結(jié)晶水化物失去部分水，導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。₂·6H₂O的工藝流程。