Question

【題目】CoCl26H2O是一種飼料營養(yǎng)強化劑�？捎伤�鈷礦[主要成分為Co2O3、Co（OH）3，還含有少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取，其工藝流程如下：

已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等．

②流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表．

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

③CoCl26H2O熔點為86℃，加熱至110﹣120℃時，失去結(jié)晶水生成CoCl2．

回答下列問題：

（1）浸出水鈷礦過程中，F(xiàn)e2O3發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為________________________。

（2）向浸出液中加入適量NaClO3目的是______________________________________。

（3）“加Na2CO3調(diào)pH至a”，a=______；過濾所得沉淀的主要成分為_________（填化學式）。

（4）萃取劑對金屬離子的萃取與溶液pH的關(guān)系如下圖所示，向“濾液”中加入該萃取劑的目的是__________，使用該萃取劑的最佳pH范圍是_____（填選項字母）

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

（5）實驗操作“操作1”為_______________、_________、過濾和減壓烘干；制得的CoCl26H2O在烘干時需減壓烘干的原因是________________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+，易于除去鐵元素 5.2 Fe（OH）3、Al（OH）3 除去溶液中的Mn2+ C； 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解

【解析】含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，Co2O3、Co（OH）3、Fe2O3、Al2O3、MnO和稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的CoCl2、AlCl3、FeCl2、MnCl2、NaCl，然后向溶液中加入氯酸鈉，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，然后過濾，向濾液中加入萃取劑，將錳離子萃取，調(diào)節(jié)溶液PH在3.0—3.5之間，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co（OH）2沉淀，萃取后的溶液中主要含有CoCl2，為得到CoCl26H2O晶體，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶而得到粗產(chǎn)品。（1）浸出水鈷礦過程中，Fe2O3發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為Fe2O3+Na2SO3+4HCl=2FeCl2+Na2SO4+2H2O；（2）向浸出液中加入適量NaClO3目的是將Fe2+氧化為Fe3+，易于除去鐵元素；（3） “加Na2CO3調(diào)pH至a”，a=5.2，保證鋁離子沉淀完全，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：2Al3++3CO32-+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：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑，所以沉淀成分為：Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）根據(jù)流程圖可知，此時溶液中存在Mn2+、Co2+金屬離子；由萃取劑對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Mn2+完全沉淀，并防止Co2+轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀；故答案為：除去溶液中的Mn2+；C ；（5）實驗操作“操作1”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾和減壓烘干；根據(jù)CoCl26H2O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl26H2O的質(zhì)量分數(shù)大于100%的原因可能是：含有雜質(zhì)，導致氯離子含量大或結(jié)晶水化物失去部分水，導致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。