题目内容

11．电子级钴氧化物用于半导体工业和电子陶瓷等领域，是一种纯度很高的氧化物．其工业制取流程如图1：

（1）滤渣A的成分除Co的磷酸盐和Fe（OH）3外还有Si （填化学式）．
（2）加入Co3（PO4）2的目的是调节溶液pH，保证Co2+不沉淀，而使铁离子全部沉淀．
（3）Co与稀硝酸反应生成Co2+的离子方程式为3Co+8H++2NO3-═3Co2++4H2O+2NO↑．
（4）滤渣B经过反复洗涤、干燥后，进行灼烧，其热重分析图如图2：
写出C点物质的化学式：Co3O4．
（5）上述制备过程中采用草酸盐作为沉淀剂，由于生产成本较高，某科研小组研究从钴渣酸浸液（主要成分为CoSO4、Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3）出发，以碳铵（NH4HCO3）代替草酸盐作沉淀剂，并由此制备氧化钴．请结合相关信息，补充完整实验步骤．
已知：a．金属离子生成氢氧化物沉淀pH如下表（开始沉淀pH按金属离子1.0mol/L计算）
开始沉淀的pH完全沉淀的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Co2+7.29.2
b．CoSO4与NH4HCO3反应时，母液中钴离子含量与溶液pH关系图如图3：
由钴渣酸浸液制备氧化钴的实验步骤依次为（可选用的试剂：碳铵、稀硫酸、NaOH溶液）
①往钴渣酸浸液中滴加NaOH溶液，调节溶液pH（5.0，7.2），使Fe3+、Al3+沉淀完全；②过滤；③配制一定浓度的碳铵溶液，缓慢加入到滤液中，搅拌，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤；④将蒸馏水加热至70℃以上，洗涤CoCO3沉淀3次，干燥；⑤400℃焙烧3h，得产品氧化钴．

分析 工业级Co加入稀硝酸和磷酸钴，得到滤渣A含有CoSO4、Fe（OH）3、Si，滤液B含有Co2+，加入草酸铵生成CoC2O4，经洗涤、干燥、灼烧得到氧化钴，
（1）硅和硝酸不反应；
（2）铁离子以水解，加入Co3（PO4）2可调节溶液pH，使铁离子全部沉淀；
（3）Co和硝酸发生氧化还原反应；
（4）A为CoC2O4，n（CoC2O4）=$\frac{14.7g}{147g/mol}$=0.1mol，m（Co）=0.1mol×59g/mol=5.9g，C点氧化物的质量为8.03g，则n（O）=$\frac{8.03g-5.9g}{16g/mol}$=0.133，以此计算；
（5）由表中数据可知，应先加入氢氧化钠除去Fe3+、Al3+，可调节pH5.0～7.2之间，然后过滤，在滤液中加入一定浓度的碳铵溶液，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤，将蒸馏水加热至70℃以上，洗涤CoCO3沉淀3次，干燥；最后加热400℃焙烧3h，得产品氧化钴．

解答 解：工业级Co加入稀硝酸和磷酸钴，得到滤渣A含有CoSO4、Fe（OH）3、Si，滤液B含有Co2+，加入草酸铵生成CoC2O4，经洗涤、干燥、灼烧得到氧化钴，
（1）硅和硝酸不反应，滤渣A含有CoSO4、Fe（OH）3、Si，故答案为：Si；
（2）铁离子以水解，加入Co3（PO4）2可调节溶液pH，保证Co2+不沉淀，而使铁离子全部沉淀，
故答案为：调节溶液pH，保证Co2+不沉淀，而使铁离子全部沉淀；
（3）Co和硝酸发生氧化还原反应，反应的离子方程式为3Co+8H++2NO3-═3Co2++4H2O+2NO↑，故答案为：3Co+8H++2NO3-═3Co2++4H2O+2NO↑；
（4）A为CoC2O4，n（CoC2O4）=$\frac{14.7g}{147g/mol}$=0.1mol，m（Co）=0.1mol×59g/mol=5.9g，C点氧化物的质量为8.03g，则n（O）=$\frac{8.03g-5.9g}{16g/mol}$=0.133，则化学式为Co3O4，
故答案为：Co3O4；
（5）由表中数据可知，应先加入氢氧化钠除去Fe3+、Al3+，可调节pH5.0～7.2之间，然后过滤，在滤液中加入一定浓度的碳铵溶液，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤，将蒸馏水加热至70℃以上，洗涤CoCO3沉淀3次，干燥；最后加热400℃焙烧3h，得产品氧化钴，
故答案为：①往钴渣酸浸液中滴加NaOH溶液，调节溶液pH（5.0，7.2），使Fe3+、Al3+沉淀完全；③配制一定浓度的碳铵溶液，缓慢加入到滤液中，搅拌，控制pH至7.0左右，使Co2+沉淀完全，过滤．

点评 本题考查了物质提纯和分离的工业制备流程分析判断，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，把握实验过程的分析应用，主要是物质性质的理解应用，题目难度较大．

练习册系列答案
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1．下列操作不能达到目的是（　　）
选项目的操作
A配制100mL1.0mol•L-1CuSO4
溶液		将25.0gCuSO4•5H2O溶于蒸馏水配成100mL溶液
B除去KNO3固体中少量NaCl将混合物制成热的饱和溶液，冷却结晶，过滤
C检验溶液是否含有SO42-取少量待测液于试管中，加入硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液
D检验溶液中是否含有NH4+取少量溶液于试管中，加入NaOH后，加热，在试管口放置一片湿润的红色石蕊试纸
A．AB．BC．CD．D
2．下列烷烃命名正确的是（　　）
A．2-二甲基-3-乙基丁烷B．2，2，3-三甲基戊烷
C．2，2-二甲基-3-乙基丁烷D．3，4，4-三甲基戊烷
19．下列有关化学与生活的叙述错误的是（　　）
A．利用太阳能、潮汐能、风力发电，可以获取清洁能源
B．食用油和汽油都属于酯类，都能用来工业上制肥皂
C．利用可降解的“玉米塑料”生产一次性饭盒，可防止白色污染
D．地沟油若被回收重新流入餐桌，对人体伤害极大，应倡导加工处理生成生物柴油
6．下列有关物质性质、应用的说法正确的是（　　）
A．氨气具有还原性，可用作制冷剂
B．NaHCO3能与碱反应，可用作焙制糕点的膨松剂
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16．下列有关化学用语正确的是（　　）
A．离子结构示意图：可以表示35Cl-，也可以表示37Cl-
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3．H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫．反应原理为：2H2S（g）+O2（g）═S2（s）+2H2O（l）△H=-632kJ•mol-1．右图为质子膜H2S燃料电池的示意图．下列说法正确的是（　　）
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1．氯元素的最高化合价为+7，最低化合价为-1．

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