[题目]CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂.工业上利用水钴矿[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 浸出液中含有的阳离子主要有H+.Co2+.Fe2+.Mn2+.Al3+等,② CoCl2·6H2O熔点为86℃.加热至110-120℃时.失去结晶水生成无水氯化钴.③ � 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。工业上利用水钴矿[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 浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；

② CoCl2·6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。

③ 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01 mol/L）

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）水钴矿进行预处理时加入Na2SO3，其主要作用是(用化学方程式说明) 。

（2）写出NaClO3在浸出液中发生主要反应的离子方程式；若不慎向“浸出液”中加了过量的NaClO3，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式。

（3）“系列操作”中包含3个基本实验操作依次是、和过滤。

（4）浸出液加Na2CO3调pH至5.2 时，所得滤液中金属离子有；萃取液中含有的主要金属阳离子是。

（5）为寻找合适的萃取剂，发现某种萃取剂对部分离子的萃取率与溶液pH 的关系如下图所示。请写出有关萃取规律，并说明本流程是否能用该萃取剂进行萃取。

【答案】（1）2Co3++SO32－+H2O=2Co2++SO42－+2H+

（2）6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O ClO3－+5Cl－+6H+=3Cl2↑+3H2O

（3）蒸发浓缩冷却结晶

（4）Mn2+、Co2+、Na+ Mn2+

（5）同种离子的萃取率随pH值增大而增加；当pH值达5.2时，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能将其分离开来（或相同pH时，不同离子萃取率顺序为 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或当pH达到5及5以上时，各离子的萃取率均已接近100%）

【解析】

试题分析：（1）根据首尾分析法可知，预处理时使用还原剂Na2SO3的目的是将Co3+还原为Co2+，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：2 Co3+ + SO32－ + H2O = 2 Co2+ + SO42－ + 2 H+；（2）根据已知信息①，浸出液中加入氧化剂NaClO3的目的是将浸出步骤形成的Fe2+氧化为Fe3+，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：6 Fe2+ + ClO3－ + 6 H+ = 6 Fe3+ + Cl－ + 3 H2O；过量的NaClO3可以将Cl－氧化为氯气，由电子、电荷、原子守恒原理配平可得：ClO3－ + 5Cl－ + 6H+ = 3Cl2↑ + 3 H2O；（3）根据已知信息②和结晶水化合物的制备方法，从萃取余液到CoCl2·6H2O粗产品，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥等系列操作；（4）由已知信息③可知，浸出液加Na2CO3调pH至5.2 时，Fe3+、Al3+已经完全沉淀，Co2+、Mn2+还未开始沉淀，因此所得滤液中金属离子有Mn2+、Co2+、Na+；加入萃取剂的目的是除去Mn2+，使其进入萃取液，同时使Co2+进入萃取余液；（5）读图可知，同种离子的萃取率随pH值增大而增加；当pH值达5.2时，Mn2+、Co2+的萃取率均接近100%，因此不能将其分离开来（或相同pH时，不同离子萃取率顺序为 Fe3+ 、Cu2+ 、Mn2+、Co2+、Ni2+，或当pH达到5及5以上时，各离子的萃取率均已接近100%）。

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物质编号	a	b	c
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2	FeO	Fe(NO3)2	Fe(OH)2
3	MgCl2	Mg(OH)2	MgO
4	CuO	CuSO4	Cu(OH)2
5	Si	SiO2	H2SiO3
6	C	CO	CO2

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实验I：反应产物的定性探究——按如图装置（固定装置已略）进行实验：

（1）F装置的烧杯中发生反应的离子方程式是；

（2）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是；

（3）实验结束时，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是；

（4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是。

实验II：反应产物的定量探究

（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，且黑色物质为Cu2S。产生Cu2S的反应为aCu+bH2SO4cCu2S+dCuSO4+eH2O。则a∶b= 。

（6）为进一步探究该黑色物质的成分，经查阅相关文献获得下列资料。

资料1：

硫酸/mol·L－1	黑色物质出现的温度/℃	黑色物质消失的温度/℃
14	Cu 片表面无明显现象
15	约150	约236
16	约140	约250
18	约120	不消失