题目内容
【题目】钴元素由于其良好的物理化学性质,被广泛应用于生产生活中。从含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li等)中制取粗CoCl2·6H2O的流程如下所示。
请回答下列问题:
(1)步骤I中主要发生的化学反应方程式为______。
(2)已知Co2O3具有强氧化性,若步骤II中浸出剂为盐酸,造成的后果是_______。
(3)步骤Ⅲ中①的目的是除去Al3+,写出该步反应的离子方程式______。
(4)若在实验室煅烧CoCO3,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有______、______(填仪器名称)。
(5)操作①是在HCl氛围中进行的,其步骤是______、_____、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以用工业酒精代替水,其优点是_____。
(6)某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液,下列可作为指示剂的是____(填选项,忽略亚钴离子的颜色干扰)
A.KCl B.KSCN C.K2CrO4 D.K2S
已知几种物质在20℃时的颜色及Ksp值如下表
化学式 | AgCl | AgSCN | Ag2S | Ag2CrO4 |
颜色 | 白色 | 浅黄色 | 黑色 | 红色 |
Ksp | 2.0×10-10 | 1.0×10-12 | 2.0×10-48 | 2.0×10-12 |
【答案】2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑ 会产生有毒气体氯气 2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ 坩埚 泥三角 蒸发浓缩 冷却结晶 减少晶体的溶解损失 C
【解析】
含钴废料(含CoO、Co2O3、单质Al、Li)加入碱液,Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气,锂能够被水溶解,过滤得到钴渣和含铝溶液;钴渣中加入浸出剂得到含有Co2+及微量Li+、Al3+溶液,向该溶液中加入20%碳酸钠溶液调节溶液的pH为4.5-5之间,然后加入NaF,过滤得到铝锂渣和滤液,滤液中加入30%碳酸钠溶液调节溶液的pH为8-8.5,得到CoCO3沉淀,煅烧碳酸钴得到CoO,CoO与盐酸反应生成CoCl2,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出CoCl2·6H2O结晶水合物,据此分析解答。
(1)步骤I中Al能溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和氢气,锂能够被水溶解,发生的主要化学反应方程式有2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑,故答案为:2Al + 2NaOH +2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑、2Li + 2H2O=2 Li OH + H2↑;
(2)Co2O3具有强氧化性,若步骤II中浸出剂为盐酸,盐酸中的氯元素可能被氧化生成氯气,污染环境,故答案为:会产生有毒气体氯气(或生成氯气,污染环境);
(3)步骤Ⅲ中①的目的是除去Al3+,与加入的碳酸钠能够发生双水解反应,反应的离子方程式为2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑,故答案为:2Al3+ + 3CO32- + 3H2O=2Al(OH)3↓ + 3CO2↑;
(4)实验室煅烧CoCO3需要在坩埚中进行,所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外,还有坩埚、泥三角,故答案为:坩埚;泥三角;
(5)CoCl2能够水解,生成的氯化氢容易挥发,因此操作①是需要在HCl氛围中进行,从CoCl2溶液中获得CoCl2·6H2O晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中可以用工业酒精代替水,减少晶体的溶解损失,且酒精更加容易挥发,便于晶体干燥,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;减少晶体的溶解损失;
(6)某同学用标准硝酸银溶液滴定未知浓度的CoCl2溶液,根据几种物质在20℃时的颜色及Ksp值,滴定过程中需要有明显的现象,应该选用K2CrO4为指示剂,故答案为:C。