Question

【題目】常溫下，用含鈷廢料(主要成分為CoCO3，還含有少量NiCO3與鐵屑)制備CoCl26H2O的工藝流程如圖。

①已知除鎳過程中溶液pH對鈷的回收率及Ni2+含量的影響如圖所示。

②部分金屬陽離子在實驗條件下開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

金屬陽離子	開始沉淀pH	完全沉淀pH
Fe3+	1.5	4.0
Fe2+	7.5	9.7
Co2+	6.6	9.4
Ni2+	7.7	9.5

回答下列問題：

(1)酸浸后溶液中的陽離子為：Co2+，Ni2+和__。

(2)除鎳時，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH=__，此時Ni2+是否形成Ni(OH)2沉淀？___(是或否)。若pH過小，則產(chǎn)品純度會___(升高，降低，或不變)。

(3)酸溶時，當(dāng)調(diào)節(jié)pH=8時，溶液中n(Fe3+)：n(Co2+)=__。

已知Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-16，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。

(4)除鐵時先向溶液中加入30%的H2O2發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是：__。充分反應(yīng)后再向溶液中加入CoCO3，調(diào)節(jié)溶液pH范圍為__，使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，最后過濾得到CoCl2溶液。

(5)已知Ag++SCN-=AgSCN↓，為測定粗產(chǎn)品中CoCl26H2O的含量，稱取11.9g粗產(chǎn)品配成100mL溶液，從中取出25mL先加入含0.03mol的AgNO3，(雜質(zhì)不與其反應(yīng))，再用0.5mol/L的KSCN溶液標定過量的AgNO3，該標定操作所用的指示劑為__(填化學(xué)式)，若消耗20.00mL的KSCN溶液，則該粗產(chǎn)品中CoCl26H2O的質(zhì)量分數(shù)為__。

Answer 1

【答案】Fe2+、H+ 10 否 降低 2.0×10-16：1(或2.0×10-16) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 4.0≤pH＜6.6 Fe(NO3)3 80%

【解析】

含鈷廢料(主要成分為CoCO3，還含有少量NiCO3與鐵屑)加稀鹽酸酸浸，得到含Co2+、Ni2+、Fe2+的溶液，加氨水調(diào)節(jié)pH將Co2+、Fe2+沉淀，過濾，向沉淀中加入鹽酸酸浸得到含Co2+、Fe2+溶液，向溶液中滴加適量30%H2O2，氧化Fe2+得到Fe3+，向溶液中加入CoCO3，調(diào)節(jié)溶液pH為4.0≤pH＜6.6，使Fe3+沉淀完全，過濾得CoCl2溶液，減壓蒸干溶液，結(jié)晶干燥得CoCl26H2O。

(1)碳酸鈷和碳酸鎳與鹽酸反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物溶于水，酸浸后，鐵屑與酸反應(yīng)生成Fe2+和H2，同時剩余溶液中還有過量的鹽酸，則溶液中的陽離子除有Co2＋、Ni2＋以外，還有Fe2+、H+；

(2)據(jù)圖可知除鎳過程中產(chǎn)品中鈷的回收率隨著溶液pH的增大而降低，產(chǎn)品中鎳元素的含量在pH=10以后幾乎不變，pH=10時，Co的回收率高且Ni的含量低，所以應(yīng)調(diào)節(jié)pH為10；除鎳時，Co元素在濾渣中Ni元素在濾液中，未形成沉淀；若pH過小，除鎳不完全，溶液中鎳元素的含量增大，則產(chǎn)品的純度會降低；

(3)常溫下，酸溶時，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH為8時，溶液中c(OH)=mol/L=1×10-6mol/L，因Ksp[Co(OH)2]＝c(Co2＋)×c2(OH)=2.0×10－16，所以c(Co2＋)===2.0×10-4，同理可知c(Fe3＋)===4.0×10-20，溶液的體積一定，則溶液中的n(Fe3＋)：n(Co2＋)＝c(Fe3＋)：c(Co2＋)==2.0×10-16：1=2.0×10-16，

(4)除鐵時，先向溶液中滴加適量30％H2O2溶液，將Fe2＋氧化為Fe3＋，其離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；充分反應(yīng)后再向溶液中加入CoCO3，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，所需pH≥4.1，又要保證溶液中的Co2＋不沉淀，則pH<6.6，故適宜的pH范圍為：4.0≤pH＜6.6；

(5)為防止銀離子與其他陰離子發(fā)生反應(yīng)，在操作過程中可選用Fe(NO3)3(因氯離子和硫酸根和銀離子生成沉淀，不能用氯化鐵或硫酸鐵)作為指示劑；

Ag＋＋SCN－==AgSCN↓，則KSCN消耗的Ag＋的物質(zhì)的量n(Ag＋)=n(SCN－)=0.5mol/L×20×10-3L=0.01mol，加入的AgNO3的物質(zhì)的量為0.03mol，說明與CoCl2·6H2O反應(yīng)的AgNO3的物質(zhì)的量為0.03mol-0.01mol=0.02mol，根據(jù)關(guān)系式Ag＋ClCoCl2·6H2O可知，25mL溶樣品中CoCl2·6H2O的物質(zhì)的量為×0.02mol=0.01mol，100mL溶液中的CoCl2·6H2O的質(zhì)量為×0.01mol×238g/mol=9.52g，則該粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分數(shù)為×100%=80%。