Question

8．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）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

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，）

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，将亚铁离子氧化可得到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）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：含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，将亚铁离子氧化可得到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）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．