Question

3．CoCl₂•6H₂O是一種飼料營養(yǎng)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的工藝流程如圖1：

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

（1）寫出浸出過程中Co₂O₃發(fā)生反應的離子方程式Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O．
（2）寫出浸出液加入NaClO₃發(fā)生反應的主要離子方程式ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O
（3）加Na₂CO₃調pH至5.2所得沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖2．萃取劑的作用是除去溶液中的Mn²⁺；其使用的較適宜pH范圍是B．
A．2.0～2.5   B．3.0～3.5   C．4.0～4.5
（5）為測定粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O含量，稱取一定質 量的粗產(chǎn)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(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質量分數(shù)大于100%，其原因可能是粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水．（答一條即可）

Answer 1

分析 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，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶而得到粗產(chǎn)品，
（1）浸出過程中Co₂O₃和亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應生成硫酸根離子和Co²⁺；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（3）加Na₂CO₃調pH至5.2所得沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，調節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺轉化為Co（OH）₂沉淀；
（5）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的組成分析，可能是含有雜質，也可能是失去部分水．

解答 解：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，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶而得到粗產(chǎn)品，
（1）亞硫酸根離子具有還原性，Co₂O₃具有氧化性，浸出過程中Co₂O₃和亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應生成硫酸根離子和Co²⁺，離子方程式為Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，故答案為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，氯酸根離子被還原生成氯離子，離子方程式為ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
（3）加Na₂CO₃調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：2Al³⁺+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：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：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的關系可知
調節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺轉化為Co（OH）₂沉淀，
故答案為：除去溶液中的Mn²⁺；B；                       
（5）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質量分數(shù)大于100%的原因可能是：1、含有含氯離子的雜質，導致氯離子含量大，2、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，
故答案為：粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水．

點評 本題考查物質的分離和提純，側重考查學生分析判斷能力，涉及氧化還原反應、離子反應、pH與沉淀的關系等知識點，為高頻考點，明確流程圖中發(fā)生的反應及基本操作是解本題關鍵，熟悉常見化合物的性質，題目難度中等．