Question

CoCl₂?6H₂O是一種飼料營養強化劑．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：

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發生反應的離子方程式

Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O

．
（2）NaClO₃的作用是

將Fe²⁺氧化成Fe³⁺

．
（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的關系如右圖．萃取劑的作用是

除去溶液中的Mn²⁺

；其使用的適宜pH范圍是

B

．
A．2.0～2.5   B．3.0～3.5  C．4.0～4.5
（5）為測定粗產品中CoCl₂?6H₂O含量，稱取一定質量的粗產品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質量．通過計算發現粗產品中CoCl₂?6H₂O的質量分數大于100%，其原因可能是

粗產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：（1）根據流程圖結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；
（3）根據鋁離子、鐵離子能與碳酸根離子發生雙水解生成沉淀和二氧化碳進行解答；
（4）由表中數據可知，調節溶液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：（1）向水鈷礦[主要成分為Co₂O₃、Co（OH）₃，還含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]
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生氧化還原，根據電荷守恒和得失電子守恒，反應為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；             
（2）加入NaClO₃，會發生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的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃調pH至5.2，鋁離子能與碳酸根離子發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CoCl₂?6H₂O的組成分析，造成產品中CoCl₂?6H₂O的質量分數大于100%的原因可能是：1、含有雜質，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：本題考查了有關CoCl₂?6H₂O的工藝流程，理解工藝流程圖，掌握實驗操作與設計及相關物質的性質是解答的關鍵，題目難度中等．