题目内容
【题目】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的工艺流程如下：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
②酸性条件下，ClO3－不会氧化Co2+，ClO3－转化为Cl－；
③部分阳离子以氢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)
④CoCl2·6H2O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
请回答：
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式___________。
(2)向浸出液中加入 NaClO3发生主要反应的离子方程式___________。
(3)“加Na2CO3调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀Ⅹ成分为___________。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示，萃取剂使用的适宜pH范围是___________。(填选项序号字母)
A 1.0~2.0 B 2.5~3.5 C 4.0~5.0
(5)制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘干的原因是___________。
(6)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量，称取2g的粗产品溶于水，配成100mL溶液，取出20mL置于锥形瓶，加入K2CrO4做指示剂( Ag2CrO4为砖红色沉淀)，用0.2mol/L的AgNO3溶液滴定至终点，重复2-3次，平均消耗AgNO3标准溶液10.00mL。该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为___________。用K2CrO4做指示剂时，需要控制溶液pH值为6.5~10.5，试分析原因______________________。
【答案】Co2O3 + SO32- +4H+ = 2Co2+ + SO42- +2H2O 6H+ + 6Fe2+ + ClO3- = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O Fe(OH)3, Al(OH)3 B 降低烘干温度，防CoCl2·6H2O 高温下失去结晶水 59.5% pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-)； pH太大生成Ag(OH)沉淀 (或Ag2O沉淀)
【解析】
含钴废料中加盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入NaClO3，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CoCl26H2O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）根据流程图结合信息浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等进行解答；
（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+；
（3）根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答；
（4）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；
（5）温度高时CoCl26H2O分解；
（6）根据CoCl2·6H2O与AgNO3反应的关系式计算CoCl2·6H2O的纯度，pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-)， pH太大生成AgOH沉淀。
（1）水钴矿主要成分为Co2O3、Co（OH）3，加入盐酸和亚硫酸钠，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；
（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，其反应的离子方程式为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；
（3）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至5.2，铝离子与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑；铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑，所以沉淀X的成分为：Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）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，故选B；
（5）根据题意知，CoCl26H2O常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴，为防止其分解，制得的CoCl26H2O需降低烘干温度；
（6）CoCl2·6H2O～2AgNO3
238g 2mol
xg 0.2mol/L×0.01L
X=0.238g
CoCl2·6H2O的纯度为
59.5%
pH太小K2CrO4氧化Cl-(或转化为Cr2O72-)， pH太大生成AgOH沉淀，所以需要控制溶液pH值为6.5～10.5。
名校课堂系列答案
【题目】工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:
一、合成水合肼
己知：
(水合肼)与水互溶，有毒且不稳定,100℃以上易分解失水，具有强还原性和强碱性。 (水合肼)熔点-40℃,沸点118.5℃。
合成的装置如图1所示。
碱性溶液与尿素
水溶液在40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应可以制得水合肼。
(1)写出
的结构式____________，的电子式____________
(2)①写出制取的离子方程式___________________________
②实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_________理由是_______________图1使用冷凝管的目的是____________________________________
③从反应后的混合溶分离出，应该采用的分离方法最合理的是________。
二、合成叠氮化钠(
)晶体
已知：相关物质的物理性质如下表
熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 | |
| -97 | 67.1 | 与水互溶 |
水合肼( | -40 | 118.5 | 与水、醇互溶，不溶于乙醚和氯仿 |
亚硝酸甲酯( | -17 | -12 | 溶于乙醇、乙醚 |
NaN3 | 与水互溶，不溶于乙醚、微溶于乙醇 |
(3)实验室模拟工艺流程步骤Ⅱ的实验装置如图2
①根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高，但是该反应属于放热反应，因此可以采取的措施是________________。(写出1点即可)
②图中
处连接的最合适装置应为下图中的__________。
③步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作是________(填序号)步骤Ⅲ中溶液
进行蒸馏的合理操作顺序是_______。(填序号)
①打开
，关闭
②打开 ③加热 ④关闭
(4)步骤Ⅳ对溶液
加热蒸发至溶液体积的
,结晶析出。步骤Ⅴ可以用________洗涤晶体。
A.水 B.乙醚 C.乙醇水溶液 D.乙醇
(5)工业上还可以用水合肼还原法制取碘化钠，工艺流程如图：
还原过程中可用硫化钠或铁屑等物质替代水合肼，但水合肼还原法制得的产品纯度更高，原因是______________________________________。
