Question

【題目】利用水鈷礦（主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等）可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程，回答下列問題：

已知：①浸出液中含有的陽(yáng)離子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等；②沉淀I中只含有兩種沉淀；③流程中部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)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）浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為_________________。

（2）NaClO3在浸出液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為______________。

（3）加入Na2CO3調(diào)PH至5.2，目的是________；萃取劑層含錳元素，則沉淀II的主要成分為_____。

（4）操作I包括：將水層加入濃鹽酸調(diào)整PH為2-3，______、_____、過濾、洗滌、減壓烘干等過程。

（5）為測(cè)定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O含量，稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液，過濾、洗滌、干燥，測(cè)沉淀質(zhì)量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%,其原因可能是_____（回答一條原因即可）。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 使Fe3+和Al3+沉淀完全 CaF2和MgF2 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 產(chǎn)品中結(jié)晶水含量低；產(chǎn)品中混有氯化鈉雜質(zhì)（回答一條即可）

【解析】

在鹽酸和Na2SO3作用下將水鈷礦中的離子浸出，得到含有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+的浸出液，NaClO3加入浸出液中，將Fe2+氧化為Fe3+，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀。過濾后得到濾液Ⅰ中含有的金屬陽(yáng)離子為Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，向?yàn)V液Ⅰ中加入了NaF溶液，將Mg2+、Ca2+轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀，加鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值，加萃取劑將錳元素從溶液中分離，經(jīng)分液操作，對(duì)分離后的水層溶液加入濃鹽酸調(diào)整PH為2-3，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾、洗滌、減壓烘干等過程，最終得到所制備的產(chǎn)品。

(1)浸出過程中，Co2O3與鹽酸、Na2SO3發(fā)生反應(yīng)，Co2O3轉(zhuǎn)化為Co2+，Co元素化合價(jià)降低，則S元素化合價(jià)升高，SO32-轉(zhuǎn)化為SO42-，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式: Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O。

答案為：Co2O3+SO32-+4H+= 2Co2++ SO42-+2H2O；

(2)NaClO3加入浸出液中，將Fe2+氧化為Fe3+，ClO3-被還原為Cl-，反應(yīng)的離子方程式為: ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O。

答案為： ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

(3)根據(jù)工藝流程圖，結(jié)合表格中提供的數(shù)據(jù)可知，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。濾液Ⅰ中含有的金屬陽(yáng)離子為Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取劑層含錳元素，結(jié)合流程圖中向?yàn)V液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ?yàn)?/span>MgF2、CaF2。

答案為：使Fe3+和Al3+沉淀完全；CaF2和MgF2

(4)經(jīng)過操作Ⅰ由溶液得到結(jié)晶水合物，故除題中已知過程外，操作Ⅰ還包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。

答案為：蒸發(fā)濃縮 ；冷卻結(jié)晶

(5)根據(jù)CoCl2·6H2O的組成及測(cè)定過程分析，造成粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：含有氯化鈉雜質(zhì)，使氯離子含量增大或結(jié)晶水合物失去部分結(jié)晶水，導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。

答案為：產(chǎn)品中結(jié)晶水含量低；產(chǎn)品中混有氯化鈉雜質(zhì)（回答一條即可）