题目内容

2.CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂.以含钴单质废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2•6H2O的一种新工艺流程如图:

已知:
①CoCl2•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.
②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)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.57.63.4
完全沉淀4.19.79.25.2
请回答下列问题:
(1)钴与盐酸反应的化学方程式为Co+2HCl=CoCl2+H2↑.
(2)流程中加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是5.2~7.6;滤渣中含有的Al(OH)3是良好的阻燃剂,其原理是Al(OH)3受热分解时吸收大量的热,使环境温度下降;同时生成的耐高温、稳定性好的Al2O3覆盖在可燃物表面,阻燃效果更佳;加盐酸调节pH至2~3的目的是抑制Co2+的水解,防止在后续的操作中形成Co(OH)2杂质.
(3)操作Ⅰ包含3个基本实验操作,它们是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤.
(4)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.
(5)为测定产品中CoCl2•6H2O含量,某同学将119g样品溶于水形成100ml溶液,取25mL于烧杯中加入足量的AgNO3溶液,过滤,并将沉淀烘干后称得质量为28.7g,计算产品中CoCl2•6H2O含量为80%.(已知:CoCl2•6H2O化学式量为238,AgCl为143.5,假设杂质不与AgNO3溶液反应,结果保留两位有效数字)

分析 (1)钴与盐酸反应生成氯化钴和氢气;
(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)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;
(4)温度高时,CoCl2•6H2O分解;
(5)根据CoCl2•6H2O与AgCl的关系式求质量分数.

解答 解:(1)钴与盐酸反应生成氯化钴和氢气,反应的化学方程式为Co+2HCl=CoCl2+H2↑,
故答案为:Co+2HCl=CoCl2+H2↑;
(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,;Al(OH)3受热分解时吸收大量的热,使环境温度下降;同时生成的耐高温、稳定性好的Al2O3覆盖在可燃物表面,进行阻燃;加盐酸调节pH至2~3,可以防止钴离子水解
故答案为:5.2~7.6;Al(OH)3受热分解时吸收大量的热,使环境温度下降;同时生成的耐高温、稳定性好的Al2O3覆盖在可燃物表面,阻燃效果更佳;抑制Co2+的水解,防止在后续的操作中形成Co(OH)2杂质;
(3)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;
(4)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;
(5)根据CoCl2•6H2O~2AgCl,
            238     287
             x      28.7g,x=23.8g,
则粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数是$\frac{23.8g×\frac{100mL}{25mL}}{119g}$×100%=80%,
故答案为:80%

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.

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