Question

【题目】用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如下：

注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。

有关钴、镍和铁化合物的性质见下表：

化学式	沉淀完全时的pH	钴镍性质
Co(OH)2	9.4	Co＋2HCl＝CoCl2＋H2↑ Co2＋＋2NH3·H2O＝Co(OH)2↓＋2NH4＋ Co2＋＋2H2OCo(OH)2＋2H＋ Ni＋2HCl＝NiCl2＋H2↑ Ni2＋＋6NH3·H2O＝[Ni(NH3)6]2＋＋6H2O
Fe(OH)2	9.6
Fe (OH)3	3.7

（1）“除镍”步骤中，NH3·H2O用量对反应收率的影响见表中数据：从表中数据可知，当PH调节至x＝_______时，除镍效果最好。

加NH3·H2O调pH	收率/%	Ni2＋含量/%
9	98.1	0.08
9.5	98	0.05
10	97.6	0.005
10.3	94	0.005

（2）“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分Co(OH)2转化为Co(OH)3，此反应的化学方程式为________________。

（3）“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是________________________。

（4）“除铁”步骤中加入的纯碱作用是________________________________。

（5）在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是______________________________。

（6）已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则该温度下反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常数为_____________________。

Answer 1

【答案】 10 4Co(OH)2＋O2＋2H2O＝4Co(OH)3 （没有配平扣1分） 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O （没有配平扣1分） 使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去（或2Fe3＋＋3CO32－＋6H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑） 防止Co2＋水解 2.5×10－5 （mol·L-1）2（没有单位不扣分）

【解析】用金属钴板(含少量Fe、Ni)制备应用广泛的氯化钴的工艺流程为：钴板在稀硝酸作催化剂条件下反应生成氯化镍、氯化钴和氯化铁、氯化亚铁等，调节溶液的pH除去镍，然后加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入纯碱将铁离子转化成氢氧化铁除去，最后经过一系列操作得到氯化钴晶体。

(1)根据表中的数据知道，当pH等于10的时，收率最高，镍离子的含量最小，除镍效果最好，故答案为：10；

(2)钴离子易从正二价容易被氧气氧化到正三价，发生的化学方程式为：4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3，故答案为：4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3；

(3)双氧水具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价，发生的化学反应为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(4)加入碳酸钠可以和酸发生反应，在适当的环境下，可以让铁离子形成沉淀而除去，所以加入的纯碱作用是起到调节溶液的pH的作用，故答案为：使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去(或2Fe3++3CO32-+6H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑)；

(5)钴离子是弱碱阳离子，能发生水解，显示酸性，加入盐酸可以防止Co2+水解，故答案为：防止Co2+水解；

(6)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38，c(H+)=，反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的平衡常数K=====2.5×10-5，故答案为：2.5×10-5。