题目内容

20.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见表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
开始沉淀2.37.57.6      3.4
完全沉淀4.19.79.2       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,其主要优点为减少有毒气体的排放,防止大气污染或防止产品中混有硝酸盐(写一点).
(2)加入碳酸钠调节pH至a,a的范围是5.2-7.6;pH调至a后过滤,再用试剂X将滤液的pH调节至2-3,则所用的试剂X为盐酸.
(3)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.
(4)制得的CoCl2•6H2O需减压烘干的原因是降低烘干温度,防止产品分解.
(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,CoCl2•6H2O烘干时失去了部分结晶水.
(6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的CoCl2•6H2O,常将制得的产品溶解于乙醚中,然后过滤、蒸馏(填实验操作)获得纯净的CoCl2•6H2O.

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;
(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;
(2)调节溶液的PH值,使溶液中铁离子和铝离子生成沉淀,而钴离子存在溶液中,从而将铁离子、铝离子和钴离子分开;
(3)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;
(4)温度高时,CoCl2•6H2O分解;
(5)排除操作的错误,可以从样品的纯度及是否已经失去所含结晶水;
(6)根据CoCl2•6H2O的性质选取方法,CoCl2•6H2o熔点86℃,易溶于乙醚.

解答 解:(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,故答案为:减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐;
(2)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,pH调至a后过滤,再用试剂X将滤液的pH调节至2~3,所用的试剂X为盐酸;
故答案为:5.2---7.6;盐酸;
(3)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;
(4)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:降低烘干温度,防止产品分解;
(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CoCl2•6H2O烘干时失去了部分结晶水;
(6)根据CoCl2•6H2O的性质选取方法,CoCl2•6H2O熔点86℃,易溶于乙醚,所以将产品溶于乙醚,过滤后再蒸馏,从而获得较纯净的CoCl2•6H2O,故答案为:过滤;蒸馏.

点评 本题考查了实验方案设计中的有关知识,难度较大,比较突出的难点是:1、误差的分析不知如何寻找“题眼”;2、信息题中信息的阅读、提取有用信息然后进行加工的方法不会,从而导致做题错误较多.

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