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Fe2...
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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的工艺流程如图:
已知:①浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以*氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/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 |
③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水*化钴.
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式 .
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式 ;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,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)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的两种沉淀的化学式为 .
(4)制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是 .
(5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图.向“滤液”中加入萃取剂的目的是 ;其使用的最佳pH范围是 .
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5
C.4.0~4.5 D.5.0~5.5
(6)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 .(答一条即可)
【回答】
【考点】物质分离和提纯的方法和基本*作综合应用.
【专题】物质的分离提纯和鉴别.
【分析】含钴废料中加入盐*、Na2SO3,加入盐*和Na2SO3,可得CoCl2、AlCl3、FeCl2,加入NaClO3,发生氧化还原反应可得到FeCl3,然后加入Na2CO3调pH至5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤后所得滤液主要含有CoCl2,为得到CoCl2•6H2O晶体,应控制温度在86℃以下,加热时要防止温度过高而失去结晶水,可减压烘干,
(1)**条件下,Co2O3和SO32﹣发生氧化还原反应生成Co2+、SO42﹣;
(2)**条件下,**根离子能氧化亚铁离子生成铁离子,自身被还原生成*离子;
**条件下ClO3﹣和Cl﹣发生氧化还原反应生成Cl2;
(3)“加Na2CO3调pH至a”,目的是除去铁离子、铝离子,所以需要将铁离子、铝离子转化为沉淀;
(4)CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水*化钴;
(5)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;
(6)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:含钴废料中加入盐*、Na2SO3,加入盐*和Na2SO3,可得CoCl2、AlCl3、FeCl2,加入NaClO3,发生氧化还原反应可得到FeCl3,然后加入Na2CO3调pH至5.2,可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,过滤后所得滤液主要含有CoCl2,为得到CoCl2•6H2O晶体,应控制温度在86℃以下,加热时要防止温度过高而失去结晶水,可减压烘干,
(1)**条件下,Co2O3和SO32﹣发生氧化还原反应生成Co2+、SO42﹣,离子方程式为Co2O3+SO32﹣+4H+=2Co2++SO42﹣+2H2O,
故*为:Co2O3+SO32﹣+4H+=2Co2++SO42﹣+2H2O;
(2)**条件下,**根离子能氧化亚铁离子生成铁离子,自身被还原生成*离子,离子方程式为ClO3﹣+6Fe2++6H+=Cl﹣+6Fe3++3H2O;
**条件下ClO3﹣和Cl﹣发生氧化还原反应生成Cl2,所以可能可能产生有毒气体*气,离子方程式为ClO3﹣+5Cl﹣+6H+=3Cl2↑+3H2O,
故*为:ClO3﹣+6Fe2++6H+=Cl﹣+6Fe3++3H2O;ClO3﹣+5Cl﹣+6H+=3Cl2↑+3H2O;
(3)“加Na2CO3调pH至a”,目的是除去铁离子、铝离子,所以需要将铁离子、铝离子转化为沉淀,碳*根离子和铝离子、铁离子发生双水解反应生成二氧化碳和*氧化物沉淀,所以这两种沉淀的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3,故*为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水*化钴,所以制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是降低烘干温度,防止产品分解,故*为:降低烘干温度,防止产品分解;
(5)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*为:除去溶液中的Mn2+;B;
(6)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:含有杂质,导致*离子含量大或结晶水化物失去部分水,导致相同质量的固体中*离子含量变大,
故*为:粗产品含有可溶**化物或晶体失去了部分结晶水.
【点评】本题通过制取CoCl2•6H2O的工艺流程考查了物质制备方案的设计,理解工艺流程图中可能发生的反应、实验*作与设计目的、相关物质的*质是解答本题的关键,试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力,题目难度中等.
知识点:电离平衡单元测试
题型:综合题
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