Question

CoCl₂?6H₂O是一種飼料營養(yǎng)強化劑．工業(yè)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：0.01mol/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

③CoCl₂?6H₂O熔點為86℃，加熱至110～120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷．
（1）水鈷礦進行預處理時加入Na₂SO₃的主要作用是

 

．
（2）寫出NaClO₃在浸出液中發(fā)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）“操作1”中包含3個基本實驗操作，它們依次是

 

、

 

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

 

．
（5）萃取液中含有的主要金屬陽離子是

 

．
（6）為測定粗產品中CoCl₂?6H₂O的含量，稱取16.4克的粗產品溶于水配成100.0mL溶液，從中取出25.0mL與足量AgNO₃溶液混合，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質量為4.6克．則粗產品中CoCl₂?6H₂O的質量分數是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：含鈷廢料中加入鹽酸，加入鹽酸和亞硫酸鈉，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，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CoCl₂?6H₂O晶體，應控制溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結晶水，可減壓烘干，
（1）水鈷礦進行預處理時，Na₂SO₃是還原劑，還原Co³⁺；
（2）NaClO₃的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；在酸性條件下，NaClO₃與氯離子發(fā)生氧化還原反應生成氯氣；
（3）根據從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，從而確定操作步驟；
（4）浸出液加Na₂CO₃調pH至5.2時，Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，據此分析剩余的金屬離子；
（5）由流程圖可知，加入萃取劑，萃取Mn²⁺；
（6）根據CoCl₂?6H₂O關系式求質量分數．

解答： 解：（1）水鈷礦進行預處理時，Na₂SO₃是還原劑，還原Co³⁺為Co²⁺，反應的離子方程式為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：還原Co³⁺；
（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，NaClO₃與氯離子發(fā)生氧化還原反應生成氯氣，其反應的離子方程式為：ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
（3）利用從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，其操作步驟為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶和過濾；
故答案為：蒸發(fā)；冷卻；
（4）NaClO₃的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加Na₂CO₃調pH至5.2，Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，此時溶液中的金屬離子主要有Co²⁺、Mn²⁺、Na⁺，
故答案為：Co²⁺、Mn²⁺、Na⁺；
（5）根據流程圖可知，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作用可知，此時萃取液中金屬離子為Mn²⁺，
故答案為：Mn²⁺；
（6）根據CoCl₂?6H₂O～2AgCl，16.4g
          238         287
           x          4.6g，x=3.81g
則粗產品中CoCl₂?6H₂O的質量分數是

3.82g× 100mL 25mL

16.4g

×100%=93.0%，
故答案為：93.0%．

點評：本題通過制取CoCl₂?6H₂O的工藝流程，考查了物質制備方案的設計，題目難度大，理解工藝流程圖、明確實驗操作與設計及相關物質的性質是解答本題的關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．