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CoCl2•6H2O是制备钴酸锂电池用四氧化三钴粉末的主要原料,工业上利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Fe2O3、FeO、Al2O3等)制取CoCl2•6H2O的简化工艺流程如图所示:(1)步骤1中三价钴转变为二价
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问题描述:

CoCl2•6H2O是制备钴酸锂电池用四氧化三钴粉末的主要原料,工业上利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Fe2O3、FeO、Al2O3等)制取CoCl2•6H2O的简化工艺流程如图所示:

(1)步骤1中三价钴转变为二价钴的离子反应方程式为:___.

(2)步骤2中加入的NaClO3目的是___.

(3)部分金属阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH情况如下:

金属阳离子Fe3+Al3+Fe2+Co2+
开始沉淀的pH2.24.17.57.6
沉淀完全的pH3.55.49.59.2
步骤3中加入Na2CO3目的是除去铁和铝元素,其之所以可以除去铁和铝元素的原因是___.理论上,此步pH应该控制的范围是___.

(4)操作1包括以下基本实验操作,它们是___、___和过滤、洗涤、风干.

(5)已知:Ag++SCN-=AgSCN↓,为测定粗品中CoCl2•6H2O的含量,称取11.9克粗品溶于水配成100mL溶液,从中取出25.00mL,先加入含AgNO30.03mol的溶液(杂质不反应),过量的AgNO3用0.50mol•L-1的KSCN溶液滴定,该滴定所用指示剂为___;若消耗KSCN溶液20.00mL则该粗品中CoCl2•6H2O的质量含量为___.

关建新回答:
  (1)向水钴矿水钴矿(主要成分为Co2O3、Fe2O3、FeO、Al2O3等),加入硫酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应的离子方程式为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O,   故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O;   (2)NaClO3具有氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,其发生反应的离子方程式为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,铁离子水解生成氢氧化铁,方便利用水解除去铁离子,同时为溶液提供氯离子,   故答案为:将Fe2+氧化成Fe3+,方便利用水解除去铁离子,同时为溶液提供氯离子;   (3)根据流程图可知,此时溶液中存在Fe3+、Al3+、Co2+金属离子,Fe3+、Al3+水Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+、Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,步骤3中加入Na2CO3,CO32-与H+反应消耗H+,促使Fe3+、Al3+水解平衡右移,由金属阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH情况可知,调节溶液PH在5.4≤PH<7.6之间,可使Fe3+、Al3+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,   故答案为:CO32-与H+反应消耗H+,促使Fe3+、Al3+水解平衡右移,生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而将其除去;5.4≤PH<7.6;   (4)利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体,其操作步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,   故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;   (5)Fe3+遇SCN-溶液变为血红色,可作为检验Fe3+的特征试剂,为不引入杂质离子,所以该反应可用Fe(NO3)3作为滴定的指示剂,过量的AgNO3用0.50mol•L-1的KSCN溶液滴定,消耗KSCN溶液20.00mL,则过量的硝酸银为n=cv=0.5mol/L×0.02L=0.01mol,先加入含AgNO30.03mol的溶液(杂质不反应),则与CoCl2•6H2O反应的硝酸银的物质的量为:0.03mol-0.01mol=0.02mol,设25.00mLCoCl2•6H2O溶液中含有CoCl2物质的量为x,   根据     CoCl2•6H2O~2AgCl~2AgNO3,               1                 2              x                 0.02mol       x=0.01mol m(CoCl2•6H2O)=nM=0.01mol×238g/mol=2.38g,   则粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数是2.38g×100mL25mL11.9g×100%
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