Question

9．CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂．以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂•6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•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．
③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）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为减少氮氧化合物等有毒气体的排放，防止产品中混有硝酸盐．
（2）加入过氧化氢的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是5.2～7.6．
（4）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．
（5）为测定产品中CoCl₂•6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量．通过计算发现产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是样品中含有NaCl杂质（或烘干时失去了部分结晶水）．

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，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，以此解答该题．

解答 解：含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，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）金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮，导致氯化物中含有硝酸盐杂质，且生成有毒气体，污染环境，所以用盐酸代替硝酸可减小有毒气体的排放，防止产品中混有硝酸盐，
故答案为：减少氮氧化合物等有毒气体的排放，防止产品中混有硝酸盐；
（2）加入过氧化氢，可将将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）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，
故答案为：5.2～7.6；
（4）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；
（5）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：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、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：样品中含有NaCl杂质（或烘干时失去了部分结晶水）．

点评 本题综合考查物质的制备和提纯等知识，是一道综合性很强的实验探究题，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的操作原理和步骤，把握相关物质的性质，难度中等．