Question

【题目】三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3是橙黄色的配合物，是合成其它一些含钴配合物的原料。利用含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取[Co(NH3)6]Cl3的工艺流程如图，回答下列问题：

已知：①“浸出液”中含有Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3+等

②Ksp［Co(OH)2］=6×10-15、Ksp［Co(OH)3］=1.6×10-44

(1)加“适量NaClO3”的作用是___，发生反应的离子方程式为___。

(2)“加Na2CO3调pH至a”会生成两种沉淀，分别为___(填化学式)。

(3)操作Ⅰ的步骤包括___、___、减压过滤。

(4)流程中“氧化”过程应先加入___(填“氨水”或“H2O2”)，需水浴控温在50～60℃，温度不能过高，原因是___。写出“氧化”步骤发生反应的离子方程式：___，若无活性炭作催化剂，所得固体产物中除[Co(NH3)6]Cl3外还会有大量二氯化一氯五氨合钴[Co(NH3)5Cl]Cl2和三氯化五氨一水合钴[Co(NH3)5H2O]Cl3晶体，这体现了催化剂的___性。

Answer 1

【答案】将Fe2+转化为Fe3+ 6Fe2+＋ClO＋6H+=6Fe3+＋Cl-＋3H2O Fe(OH)3和Al(OH)3 蒸发浓缩 冷却结晶 氨水 氨水温度过高会导致H2O2大量分解，降低产率 H2O2＋2Co2+＋2NH＋10NH3·H2O+6Cl-=2[Co(NH3)6]Cl3↓＋12H2O 选择性

【解析】

以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取[Co(NH3)6]Cl3：用盐酸溶解废料，得到Co2+、Fe2+、Al3+的酸性溶液，加入适量的NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，再加Na2CO3调pH，沉淀Al3+、Fe3+为Fe(OH)3和Al(OH)3，过滤，得到滤液，向含有Co2+的溶液中加入盐酸调节pH=2-3，加入活性炭和NH4Cl溶液得到CoCl26H2O，再依次加入氨水和H2O2，发生反应：H2O2+2CoCl2+2NH4Cl+10NH3H2O=2[Co(NH3)6]Cl3↓+12H2O，再将沉淀在HCl氛围下蒸发浓缩、冷却结晶、减压过滤得到产品，据此分析作答。

(1)加“适量NaClO3”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，发生的离子反应为：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；

(2)根据分析，加Na2CO3调pH，沉淀Al3+、Fe3+为Fe(OH)3和Al(OH)3；

(3)为防止产品水解，故[Co(NH3)6]Cl3应在HCl氛围下蒸发浓缩、冷却结晶、减压过滤；

(4)若先加H2O2，将Co元素氧化到Co3+，后加氨水，会生成Co(OH)3，不利于产品的生成，故先加入氨水再加入H2O2，可防止Co(OH)3的生成，双氧水受热易分解，氨水温度过高会导致H2O2大量分解，降低产率，因此需水浴控温在50～60℃，温度不能过高；“氧化”步骤发生反应的离子方程式：H2O2＋2Co2+＋2NH＋10NH3·H2O+6Cl-=2[Co(NH3)6]Cl3↓＋12H2O；若无活性炭作催化剂，所得固体产物中除[Co(NH3)6]Cl3外还会有大量二氯化一氯五氨合钴[Co(NH3)5Cl]Cl2和三氯化五氨一水合钴[Co(NH3)5H2O]Cl3晶体，这体现了催化剂的选择性。