题目内容

6．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）
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Co（OH）2Al（OH）3Mn（OH）2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔点为86℃，加热至110-120℃时，失去结晶生成无水氯化钴．
（1）写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O．
（2）写出NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O．
（3）“加加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3，加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+，防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀．
（4）制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．
（5）为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO3酸化的AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量．通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．（答一条即可）

分析 含钴废料中加入盐酸，加入盐酸和亚硫酸钠，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CoCl2•6H2O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+；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气；
（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，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；
（4）温度高时，CoCl2•6H2O分解；
（5）根据CoCl2•6H2O的组成分析，可能是含有杂质，也可能是失去部分水．

解答 解：（1）向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]，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，
故答案为：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；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气，其反应的离子方程式为：ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；
故答案为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；
（3）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至a，铝离子能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↑，所以沉淀成分为：Fe（OH）3、Al（OH）3，据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子，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，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3，除去溶液中的Mn2+，防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；
（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的组成分析，造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：含有杂质，导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大，
故答案为：粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．

点评 本题通过制取CoCl2•6H2O的工艺流程，考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，理解工艺流程图、明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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16．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生产生活中有重要的用途，同时也是一种重要的化工原料．
Ⅰ（1）已知CH3OH（g）+O2（g）?CO2（g）+2H2（g）能量变化如图，下列说法正确的是CD
A．CH3OH转变成H2的过程是一个吸收能量的过程
B．H2生成速率于CH3OH的消耗速率之比为1：2
C.1molH-O键断裂的同时2molC=O键断裂，则反应达最大限度
D．该反应在恒容密闭容器中进行，若密度不变则不能证明反应达平衡
（2）某温度下，将5molCH3OH和2molO2充入2L的密闭容器中，经过4min反应达到平衡，测得c（O2）=0.2mol•L-1，4min内平均反应速度v（H2）=0.4mol/（L．min），则CH3OH的转化率为32%；
ⅡCH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、和一定的电解质环境构成．
（3）若电解质为25%的KOH溶液，电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱，电池放电时正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）若电解质溶液改为酸溶液，请写出甲醇燃料电池的负极电极反应式CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；
（5）最近有人制造了一种新型甲醇燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入CH3OH，电池的电解质是掺杂了Y203的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子，这个电池的正极发生的反应式为：O2+4e-=4O2-；固体电解质里的O2-的移动方向是：负极；
（6）与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的倍数19.4（保留一位小数）．
17．相同容积的四个密闭容器中进行同样的可逆反应：2X（g）+Y（g）?3W（g）+2Z（g）起始时四个容器所装X、Y的量分别为：
甲（X：2mol，Y：1mol ）  乙（X：1mol，Y：1mol ）
丙（X：2mol，Y：2mol ）  丁（X：1mol，Y：2mol ）
在相同温度下，建立平衡时，X或Y的转化率大小关系为（　　）
A．X的转化率为：甲＜丙＜乙＜丁B．X的转化率为：甲＜乙＜丙＜丁
C．Y的转化率为：甲＞丙＞乙＞丁D．Y的转化率为：丁＞乙＞丙＞甲
14．反应C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（　　）
①增加C的量          
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变，充入N2使体系压强增大     
④保持压强不变，充入N2使容器体积变大．
A．①④B．②③C．①③D．②④
1．设NA为阿伏加德罗常数的值．则下列说法不正确的是（　　）
A．4.6g 金属钠与足量O2充分反应后，所得固体中阴、阳离子的总数为0.3NA
B．1 L 0.5 mol/L 的FeCl3溶液充分水解后，所得Fe（OH）3胶粒的数目为0.5NA
C．过量的Fe与1 mol Cl2充分反应，转移电子的数目为2NA
D．1 L含NA个Al3+的Al（NO3）3溶液中，NO3-物质的量浓度大于3 mol/L
11．“氢能”是未来最理想的新能源．
（1）某化学家根据“原子经济”的思想，设计了如下制备H2的反应步骤：
①CaBr2+H2O$\frac{\underline{\;750℃\;}}{\;}$CaO+2HBr   
②2HBr+Hg$\frac{\underline{\;100℃\;}}{\;}$HgBr2+H2↑
③HgBr2+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr2
④2HgO$\frac{\underline{\;500℃\;}}{\;}$2Hg+O2↑    
⑤2H2+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H2O
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式：HgBr2+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr2．并根据“绿色化学”的思想评估该方法制H2的主要缺点：循环过程需要很高的能量，且用重金属汞，会产生污染．
（2）利用核能把水分解制氢气，是目前正在研究的课题．如图是其中的一种流程，其中用了过量的碘．

完成下列反应的化学方程式：反应①SO2+I2+2H2O$\frac{\underline{\;100-120℃\;}}{\;}$H2SO4+2HI；反应②2H2SO4═2SO2↑+O2↑+2H2O．此法制取氢气的最大优点是SO2和I2循环使用，避免了污染环境．
18．某含铬（Cr2O72-）废水用硫酸亚铁铵废水用硫酸亚铁铵[FeSO4•（NH4）2SO4•6H2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀．该沉淀经干燥后得到n molFeO•FeyCrxO3．不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是（　　）
A．消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n（2-x）mol
B．处理废水中Cr2O72-的物质的量为nx/2mol
C．反应中发生转移的电子数为3nx NA
D．在FeO•FeyCrxO3中，3x=y
15．下列溶液中，与100ml  0.5mol/L NaCl溶液所含的Cl-的物质的量浓度相同的是（　　）
A．100 ml  0.5 mol/L MgCl2 溶液B．200  ml   0.25 mol/L HCl溶液
C．50 ml   1mol/L  NaCl溶液D．200  ml   0.25 mol/L CaCl2溶液
16．下列有关说法正确的是（　　）
A．反应NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的△H＞0
B．CH3COOH 溶液加水稀释后，溶液中$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$ 的值减小
C．强电解质水溶液中没有分子，只有离子
D．Na2CO3溶液中加入少量Ca（OH）2 固体，CO32-水解程度减小，溶液的pH 减小

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