Question

19．CoCl₂•xH₂O在加热时会逐步失水，并呈现不同的颜色，实验室里可以制成变色硅胶，用以干燥并验证水份．以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂•6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl═CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；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．
③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	Co（OH）3	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.2	5.2

请回答下列问题：
（1）写出加入过氧化氢时溶液中发生的离子反应方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是5.2～7.6；
（3）最合适的试剂X是盐酸
（4）操作I包含3个基本实验操作，它们是蒸发浓缩、冷却结晶和减压过滤．
（5）制得的CoCl₂•6H₂O需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，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CoCl₂•6H₂O晶体，应空气温度在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）加入过氧化氢反应的离子方程式是过氧化氢氧化亚铁离子的反应；
（2）调节溶液的PH值，使溶液中铁离子和铝离子生成沉淀，而钴离子存在溶液中，从而将铁离子、铝离子和钴离子分开；
（3）pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2～3，所用的试剂X为盐酸；
（4）根据从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，从而确定操作步骤；
（5）温度高时，CoCl₂•6H₂O分解．

解答 解：含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，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CoCl₂•6H₂O晶体，应空气温度在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）金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮，
（1）加入过氧化氢反应的离子方程式是过氧化氢氧化亚铁离子的反应，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）废料加入盐酸后生成氯化物，然后加入双氧水，二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子，根据沉淀的PH值表格知，当溶液的PH值为5.2时，铁离子和铝离子被完全沉淀，当溶液的PH值为7.6时，钴离子才开始产生沉淀，所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离，溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6，；
故答案为：5.2～7.6；
（3）根据上面的分析可知，pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2～3，所用的试剂X为盐酸，
故答案为：盐酸；
（4）从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）根据题意知，CoCl₂•6H₂O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CoCl₂•6H₂O需减压烘干，
故答案为：降低烘干温度，防止产品分解．

点评 本题考查了实验方案设计中的有关知识，难度较大，比较突出的难点是：1、误差的分析不知如何寻找“题眼”；2、信息题中信息的阅读、提取有用信息然后进行加工的方法不会，从而导致做题错误较多．