题目内容

8．CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂．一种利用水钴矿（主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等）制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Co（OH）2Al（OH）3Mn（OH）2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴．
（1）写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O．
（2）写出NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O．
（3）“加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图．向“滤液”中加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+；其使用的最佳pH范围是B．

A．2.0～2.5   B．3.0～3.5   C．4.0～4.5    D．5.0～5.5
（5）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤．制得的CoCl2•6H2O在烘干时需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．

（6）为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量．通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．（答一条即可）

分析 含钴废料中加入盐酸，加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入NaClO3，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，应控制温度在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）根据流程图结合信息浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等进行解答；
（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气；
（3）根据铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳进行解答；
（4）由表中数据可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀；
（5）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；温度高时，CoCl2•6H2O分解；
（6）根据CoCl2•6H2O的组成分析，可能是含有杂质，也可能是失去部分水．

解答 解：含钴废料中加入盐酸，加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入NaClO3，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，应控制温度在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）向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]，加入盐酸和亚硫酸钠，浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等，所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原，根据电荷守恒和得失电子守恒，反应的离子方程式为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O，
故答案为：Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O；
（2）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，其反应的离子方程式为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；在酸性条件下，NaClO3与氯离子发生氧化还原反应生成氯气，其反应的离子方程式为：ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；
故答案为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O；
（3）NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，加Na2CO3调pH至a，铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑；铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑，所以沉淀成分为：Fe（OH）3、Al（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子；
由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn2+完全沉淀，并防止Co2+转化为Co（OH）2沉淀，
故答案为：除去溶液中的Mn2+；B；
（5）利用从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶和过滤；
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：蒸发浓缩；冷却结晶；降低烘干温度，防止产品分解；
（6）根据CoCl2•6H2O的组成分析，造成产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%的原因可能是：含有杂质，导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大，
故答案为：粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水．

点评 本题通过制取CoCl2•6H2O的工艺流程，考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，理解工艺流程图、明确实验操作与设计及相关物质的性质是解答本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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（1）有机物C的分子式为C8H10O2，核磁共振氢谱显示3组峰，C不能与NaOH反应，写出C的结构简式．上述反应中属于取代反应的是①②（填数字序号）．
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（5）G的分子式为C8H8O4，且知苯环上的一氯取代物只有两种，G不与NaHCO3反应，能与Na和NaOH反应，等质量的G消耗Na和NaOH的物质的量之比为2：3，则符合上述条件G的结构简式为或（写出一种）．
19．现代建筑的门窗框架常用电镀加工成的古铜色硬铝制造．取硬铝样品进行如图所示的实验（每一步试剂均过量），由此可推知，硬铝的组成为（　　）
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16．通过下列有关操作可以实现以一氯乙烷为原料制取乙二酸（HOOC-COOH），最合理的操作顺序是（　　）
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④一定条件下与氯气加成　⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热 ⑥与新制的Cu（OH）2共热．
A．②④①⑤⑥B．②④①⑥⑤C．①③④②⑤D．①③④②⑥
3．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）
△H=-57.3kJ/mol，向1L 1mol•L-1的下列溶液中分别加入1L 0.5mol•L-1的Ba（OH）2溶液：①稀醋酸；②稀硫酸；③稀盐酸，完全反应的热效应分别为△H1、△H2、△H3，它们的关系正确的是（　　）
A．△H1＞△H2＞△H3B．△H1＜△H3＜△H2C．△H2＜△H3＜△H1D．△H1=△H3＞△H2
13．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．能溶解Al2O3的溶液：Na+、K+、HCO${\;}_{3}^{-}$、NO${\;}_{3}^{-}$
B．0.1mol•L-1Ca（ClO）2溶液：K+、Na+、I-、Cl-
C．能使石蕊显红色的溶液：K+、Fe2+、Cl-、NO${\;}_{3}^{-}$
D．加入KSCN显红色的溶液：Na+、Mg2+、Cl-、SO${\;}_{4}^{2-}$
20．平达喜是一种常用抗酸药，其主要成分是由短周期元素组成的化合物X，式量为602．甲同学欲探究X的组成．
查阅资料：
①由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、碱式碳酸镁铝（或结晶水合物）．
②Al3+在pH=5.0时沉淀完全；Mg2+在pH=8.8时开始沉淀，在pH=11.4时沉淀完全．
实验过程：
Ⅰ．向一定量的X粉末中加入45.0 mL的2 mol/L盐酸溶液中，恰好完全反应并收集到112 mL（标准状况下）的A气体，A气体可使澄清石灰水变浑浊．
Ⅱ．用铂丝蘸取少量Ⅰ中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰．
Ⅲ．向Ⅰ中所得的溶液中滴加氨水，调节pH至5～6，产生白色沉淀B，过滤．
Ⅳ．向沉淀B中加过量NaOH溶液，沉淀全部溶解．
Ⅴ．向Ⅲ中得到的滤液中滴加NaOH溶液，调节pH至12，得到白色沉淀C．沉淀物进行洗涤干燥后重1.74 g．
（1）A的电子式是．
（2）由Ⅰ中可确定X中存在两种带负电荷的原子团及个数比n（OH-）：n（CO32-）=1.6：1．
（3）由Ⅰ判断X一定不含有的元素是Si．
（4）Ⅲ中生成B的离子方程式是Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+．
（5）Ⅳ中B溶解的化学方程式是Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O．
（6）沉淀C的化学式是Mg（OH）2．
（7）若X中n（B）：n（C）=1：3，则X的化学式是Al2Mg6（OH）16CO3•4H2O．
17．化学是你，化学是我，说明了化学知识在生活中的普遍性．下列有关说法正确的是（　　）
A．“洁厕灵”有效成分为盐酸，与漂白液的成分相同
B．静置后的淘米水能产生丁达尔效应，这种“淘米水”是胶体
C．生物油和矿物油均可发生水解反应
D．铁粉可用作食品干燥剂
14．pH等于11的NaOH溶液和NaCN溶液中，水的电离程度大小的比较正确的是（　　）
A．相等B．前者比后者大11倍
C．后者是前者的1011倍D．后者是前者的108倍

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