【題目】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)制取CoCl2·6H2O的工藝流程如下:

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

CoCl2·6H2O熔點為86℃,加熱至110~120℃時,失去結(jié)晶生成無水氯化鈷。

(1)寫出浸出過程中Co2O3發(fā)生反應的離子方程式______________________________

(2)寫出NaClO3發(fā)生反應的主要離子方程式________________;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_________________________________________________

(3)“Na2CO3調(diào)pH5.2”,過濾所得到的沉淀成分為____________、_______________________

(4)制得的CoCl2·6H2O在烘干時需減壓烘干的原因是__________________________

(5)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HNO3酸化的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______。(答一條即可)

(6)萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關系如圖。萃取劑的作用是___________________;其使用的適宜pH范圍是__________

A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5

【答案】Co2O3+SO32+4H+=2Co2++SO42+2H2O ClO3-+ 6Fe2++ 6H+=Cl-+ 6Fe3++ 3H2O ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O Fe(OH)3 Al(OH)3 降低烘干溫度防止產(chǎn)品分解(或者失水) 粗產(chǎn)品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結(jié)晶水 除去溶液中的Mn2+ B

【解析】

(1)根據(jù)流程圖結(jié)合信息浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等進行解答;
(2)NaClO3中氯元素化合價為+6價,為氧化劑,FeCl2中鐵元素化合價+2價為還原劑;ClO3-Cl-發(fā)生氧化還原反應生成Cl2;
(3)根據(jù)加Na2CO3調(diào)pH5.2,5.2小于7.6,即此時溶液pH小于Co2+開始沉淀的pH解答;
(4)減壓烘干目的是降低烘干溫度,防止產(chǎn)品分解;
(5)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;

(6)萃取劑的作用是除去溶液中的Mn2+,通過萃取率與pH的關系可以看出,pH達到3.0~3.5 是適宜pH范圍。

(1)向水鈷礦[主要成分為Co2O3Co(OH)3,還含少量Fe2O3、Al2O3、MnO]加入鹽酸和亞硫酸鈉,浸出液含有的陽離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亞硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應,根據(jù)電荷守恒和得失電子守恒,反應為:Co2O3+SO32+4H+=2Co2++SO42+2H2O,
故答案為:Co2O3+SO32+4H+=2Co2++SO42+2H2O;
(2)加入NaClO3,會發(fā)生FeCl2中鐵元素的化合價+2→+3,失去電子,NaClO3中氯元素的化合價由+5→-1價,得到電子,所以NaClO3發(fā)生反應的主要離子方程式為ClO3-+ 6Fe2++ 6H+=Cl-+ 6Fe3++ 3H2O,NaClO3過量,ClO3-Cl-發(fā)生氧化還原反應生成有Cl2,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)Na2CO3調(diào)pH5.2,5.2小于7.6,即此時溶液pH小于Co2+開始沉淀的pH,因此可以防止Co2+被沉淀,此時只有Fe3+Al3+沉淀下來,故過濾所得到的沉淀成分為Fe(OH)3、Al(OH)3。

故答案為:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)根據(jù)信息,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(或者失水);
(5)根據(jù)CoCl2·6H2O的組成分析,加入足量AgNO3溶液得到的是AgCl沉淀,而粗產(chǎn)品可能含有可溶性氯化物,使Cl-含量變大,或晶體本身失去了部分結(jié)晶水,都會造成質(zhì)量分數(shù)大于100%,

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(jié)晶水;

(6)濾液中含有Co2+、Mn2+,通過萃取率與pH的關系可以看出,當pH達到3~4時,Mn2+萃取基本完成,而Co2+幾乎沒有變化,因此,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:3.0~3.5,故本題正確答案為B。

故答案為:除去溶液中的Mn2+;B。

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實驗

編號

溫度/℃

平衡常數(shù)

起始量/mol

平衡量/mol

達到平衡所需時間/min

SO2

O2

SO2

O2

1

T1

K1

4

2

x

0.8

6

2

T2

K2

4

2

0.4

y

t

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