Question

11．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(jié)晶水生成無水氯化鈷．
（1）寫出浸出過程中Co₂O₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O．
（2）加入適量NaClO₃作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；為提高浸取率除了適當(dāng)增大NaClO₃濃度，升高溫度還可采取措施加快攪拌速率；適當(dāng)延長浸取時間；分數(shù)次浸取等（至少一條）；若不慎向“浸出液”中加過量NaClO₃時，可能會生成有毒氣體，寫出實驗室常用來制備該氣體的化學(xué)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（3）“加Na₂CO₃調(diào)pH至a”，過濾所得到的兩種沉淀的化學(xué)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(guān)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(jié)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(yīng)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，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(jié)晶，應(yīng)控制溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結(jié)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(yīng)生成Co²⁺、SO₄^2-；
（2）將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；攪拌進行充分接觸、適當(dāng)延長浸取時間等都可以提高浸取率；實驗室用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下制備氯氣；
（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(jié)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(yīng)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(yīng)控制溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結(jié)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(yīng)生成Co²⁺、SO₄^2-，反應(yīng)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，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，便于調(diào)節(jié)pH轉(zhuǎn)化氫氧化鐵沉淀而除去，
加快攪拌速率、適當(dāng)延長浸取時間、分數(shù)次浸取等都可以提高浸取率，
實驗室用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下制備氯氣，反應(yīng)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；加快攪拌速率、適當(dāng)延長浸取時間、分數(shù)次浸取等；MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（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(jié)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(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⁺；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(jié)晶水，導(dǎo)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(jié)晶水．

點評 本題屬于化學(xué)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(guān)鍵是理解工藝流程，題目難度中等．