Question

用水钴矿[主要成分为Co₂O₃，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
完全沉淀的pH	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）①浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是____。

②向浸出液中加入NaClO₃的离子反应方程式为____。

③为提高浸取率除了适当增大NaClO₃浓度，升高温度还可采取措施____（答一条即可）。若不慎向“浸出液”中加入NaClO₃过量时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式____。

（2）①“加Na₂CO₃调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为____。

②萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图，萃取剂的作用是____；其使用的适宜pH范围是____（填编号）。

A.2.0—2.5    B. 3.0—3.5    C.4.0—4.5    D.5.0—5.5

③“操作1”中包含的基本实验操作，它们依次是_______、____和过滤、减压烘干。

（3）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）。

Answer

将钴元素还原到+2价 ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3 H2O 粉碎矿石（其它合理答案均可） ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O Fe(OH)3. Al(OH)3 除去溶液中的Mn2+ B 蒸发（浓缩） 冷却（结晶） 粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水（其它合理答案均可）

【解析】试题分析：本题以水钴矿为原料制取CoCl2·6H2O的流程为载体，考查流程的分析，离子方程式的书写，反应条件的选择，图像分析，基本实验操作和误差分析。

（1）①水钴矿中加入盐酸、Na2SO3浸取后浸出液中含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，此过程中发生的反应有：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O、Fe2O3+SO32-+4H+=2Fe2++SO42-+2H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、MnO+2H+=Mn2++H2O，浸出过程中加入Na2SO3的目的是作还原剂，将Co元素还原到+2价，Fe元素还原为Fe2+。

②向浸出液中加入NaClO3将Fe2+氧化成Fe3+、NaClO3被还原成Cl-，反应可写成ClO3-+Fe2+→Fe3++Cl-，根据得失电子守恒配平为ClO3-+6Fe2+→6Fe3++Cl-，结合原子守恒和溶液呈酸性，写出离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O。

③为提高浸取率除了适当增大NaClO3浓度、升高温度，还可以采取的措施粉碎矿石、搅拌等。若不慎向“浸出液”中加入NaClO3过量，过量的NaClO3与Cl-在酸性条件下发生归中反应产生有毒的Cl2，反应的离子方程式为ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O。

（2）①加入NaClO3反应后溶液中主要阳离子为H+、Co2+、Fe3+、Mn2+、Al3+、Na+，根据各阳离子以氢氧化物形成沉淀时的pH分析，“加Na2CO3调pH至a”是除去Fe3+、Al3+，所以过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3。

②浸出液中加入Na2CO3调pH至a除去Fe3+、Al3+，此时溶液中主要阳离子为Co2+、Mn2+、Na+等，则加入萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+，根据图示为了除去Mn2+应使Mn2+的萃取率尽可能高、Co2+的萃取率尽可能低，则适宜的pH范围为3.0~3.5，答案选B。

③萃取后的余液中主要含Co2+、Na+、Cl-等，从萃取后的余液中获得CoCl2·6H2O的“操作1”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、减压烘干（防止CoCl2·6H2O分解失去结晶水）。

（3）测定CoCl2·6H2O含量的原理：加入AgNO3溶液与Cl-反应形成AgCl沉淀，通过测定AgCl的质量计算CoCl2·6H2O的含量。粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：粗产品中含可溶性氯化物（如NaCl等）、CoCl2·6H2O晶体失去了部分结晶水。