Question

CoCl₂?6H₂O是一种饲料营养强化剂．一种利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂?6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	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）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式

Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O

．
（2）NaClO₃的作用是

将Fe²⁺氧化成Fe³⁺

．
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为

Fe（OH）₃、Al（OH）₃

．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如右图．萃取剂的作用是

除去溶液中的Mn²⁺

；其使用的适宜pH范围是

B

．
A．2.0～2.5   B．3.0～3.5  C．4.0～4.5
（5）为测定粗产品中CoCl₂?6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO₃溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量．通过计算发现粗产品中CoCl₂?6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是

粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水

．（答一条即可）

Answer 1

分析：（1）根据流程图结合信息浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等进行解答；
（2）NaClO₃中氯元素化合价为+6价，为氧化剂，FeCl₂中铁元素化合价+2价为还原剂；
（3）根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答；
（4）由表中数据可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀；
（5）根据CoCl₂?6H₂O的组成分析，可能是含有杂质，也可能是失去部分水．

解答：解：（1）向水钴矿[主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等]
加入盐酸和亚硫酸钠，浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等，所以Co₂O₃和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应为：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：Co₂O₃+SO₃^2-+4H⁺=2Co²⁺+SO₄^2-+2H₂O；             
（2）加入NaClO₃，会发生FeCl₂中铁元素的化合价+2→+3，失去电子，NaClO₃中氯元素的化合价由+5→-1价，得到电子，所以NaClO₃的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2，铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn²⁺、Co²⁺金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知
调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀，
故答案为：除去溶液中的Mn²⁺；B；                       
（5）根据CoCl₂?6H₂O的组成分析，造成产品中CoCl₂?6H₂O的质量分数大于100%的原因可能是：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大，
故答案为：粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．

点评：本题考查了有关CoCl₂?6H₂O的工艺流程，理解工艺流程图，掌握实验操作与设计及相关物质的性质是解答的关键，题目难度中等．