Question

16．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）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NaClO₃發(fā)生反應的主要離子方程式ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；若不慎向“浸出液”中加過量NaClO₃時，可能會生成有毒氣體，寫出生成該有毒氣體的離子方程式ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O．
（3）“加Na₂CO₃調(diào)pH至a”，過濾所得到的兩種沉淀的化學式為Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（4）制得的CoCl₂•6H₂O在烘干時需減壓烘干的原因是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解．
（5）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖2．向“濾液”中加入萃取劑的目的是除去溶液中的Mn²⁺；其使用的最佳pH范圍是B．
A．2.0～2.5    B．3.0～3.5      C．4.0～4.5    D．5.0～5.5
（6）為測定粗產(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，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量．通過計算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)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、Na₂SO₃，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入NaClO₃，發(fā)生氧化還原反應可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，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）酸性條件下，Co₂O₃和SO₃^2-發(fā)生氧化還原反應生成Co²⁺、SO₄^2-；
（2）酸性條件下，氯酸根離子能氧化亞鐵離子生成鐵離子，自身被還原生成氯離子；酸性條件下ClO₃^-和Cl^-發(fā)生氧化還原反應生成Cl₂；
（3）“加Na₂CO₃調(diào)pH至a”，目的是除去鐵離子、鋁離子，所以需要將鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀；
（4）CoCl₂•6H₂O熔點為86℃，加熱至110～120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷；
（5）濾液中加入萃取劑的作用是除去錳離子，由表中數(shù)據(jù)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；
（6）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的組成分析，可能是含有雜質(zhì)，也可能是失去部分水．

解答 解：含鈷廢料中加入鹽酸、Na₂SO₃，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入NaClO₃，發(fā)生氧化還原反應可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，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）酸性條件下，Co₂O₃和SO₃^2-發(fā)生氧化還原反應生成Co²⁺、SO₄^2-，反應離子方程式為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（2）酸性條件下，氯酸根離子能氧化亞鐵離子生成鐵離子，自身被還原生成氯離子，反應離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，酸性條件下ClO₃^-和Cl^-發(fā)生氧化還原反應生成Cl₂，反應離子方程式為：ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；ClO₃^-+5Cl^-+6H⁺=3Cl₂↑+3H₂O；
（3）“加Na₂CO₃調(diào)pH至a”，目的是除去鐵離子、鋁離子，將鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過濾除去，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）CoCl₂•6H₂O熔點為86℃，加熱至110～120℃時，失去結晶水生成無水氯化鈷，減壓烘干目的是：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解
故答案為：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；
（5）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(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⁺；B；
（6）造成產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分數(shù)大于100%的原因可能是：粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水，導致相同質(zhì)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 本題屬于化學工藝流程題目，涉及物質(zhì)分離和提純、對操作與藥品的分析評價、元素化合物知識、含量測定誤差分析、信息獲取與遷移運用等，關鍵是理解工藝流程，題目難度中等．