题目内容

9．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的工艺流程如图1：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）水钴矿进行预处理时加入Na2SO3的主要作用是将Fe3+、Co3+还原．
（2）写出NaClO3在浸出液中发生主要反应的离子方程式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”，a的取值范围是5.2≤a≤7.6；过滤所得到的沉淀成分为Fe（OH）3、Al（OH）3．
（4）“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．
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2．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
（6）为测定粗产品中CoCl2•6H2O的含量，称取16.4g的粗产品溶于水配成100.0mL溶液，从中取出25.0mL与足量AgNO3溶液混合，过滤、洗涤、将沉淀烘干后称其质量为4，.6g，则粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数是93%．（结果保留小数点后一位数字）

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）亚硫酸钠具有还原性，能还原氧化性离子；
（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）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；
（5）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；
（6）根据AgCl沉淀质量为4.6g，可计算得粗产品中CoCl2•6H2O的质量，据此计算粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数．

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）亚硫酸钠具有还原性，能还原氧化性离子Fe3+、Co3+，所以浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+还原，
故答案为：将Fe3+、Co3+还原；
（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，为使铝离子沉淀完全，而钴离子不沉淀，根据表中数据可知pH值的范围是5.2≤a≤7.6，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：5.2≤a≤7.6；Fe（OH）3、Al（OH）3；
（4）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；
（5）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；
（6）根据AgCl沉淀质量为4.6g，可计算得粗产品中CoCl2•6H2O的质量为$\frac{4.6}{143.5}$×$\frac{1}{2}$×（59+71+108）g×$\frac{100}{25}$=15.26g，所以粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数为$\frac{15.26g}{16.4g}$×100%=93.0%，
故答案为：93.0%．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备原理、实验流程中的反应、混合物分离方法等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意水解、离子反应等，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．下列说法中不正确的是（　　）
A．无机非金属材料中不可能含有金属元素
B．铝盐、铁盐有净水作用，向浑浊的水中加入少量明矾或硫酸铁溶液，搅拌，过一段时间，水的底部会出现很多絮状不溶物，水变澄清透明
C．氯化物在化学工业领域有重要应用，例如SiCl4、GeCl4、TiCl4分别是制取高纯硅、锗和钛的重要中间物质
D．地球上存在的天然二氧化硅形态有结晶形和无定形两大类统称硅石
20．下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是（　　）
A．
实验室制氧气		B．
收集氧气
C．
制备并检验氢气的可燃性		D．
浓硫酸稀释
17．蛋白质发生的下列变化过程中，可逆的是（　　）
A．盐析B．变性C．煮熟D．加入浓硫酸
4．A、B、C、D、E各物质的转化关系如图所示．
（1）当A为固体单质时，A是S（写化学式）．
①写出B的电子式：；
②写出E与木炭反应化学方程式：C+2H2SO4（浓） CO2↑+2SO2↑+2H2O．
（2）当A为气体单质时，A是N2 （写化学式）．
①写出B的结构式：；
写出下列反应的化学方程式，并回答有关问题：
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14．青铜器的制造是中华民族劳动人民智慧的结晶，成为一个时代的象征，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀．如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图．环境中的 Cl- 扩散到孔口，并与各电极产物作用生成多孔粉状锈 Cu2（OH）3 Cl．下列说法不正确的是（　　）
A．腐蚀过程中，负极b被氧化
B．环境中的Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl，其离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2（OH）3Cl↓
C．若生成 2.145gCu 2 （ OH）3 Cl，则理论上消耗标准状况氧气体积为 0.448L
D．正极的电极反应式为：正极反应是 O2+4e-+2H2O═4OH--
1．化合物A是一种储氢容量高、安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为：
A（s）+H2（g）$?_{释氢}^{贮氢}$B（s）+LiH（s）△H=-44.5kJ•mol-1…①
已知：①在液氨中加入金属锂生成B和氢气；
②一定条件下，2.30g固体B与5.35gNH4Cl固体恰好完全反应，生成固体盐C和4.48L气体D（已折算成标准状况）；气体D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色．
（1）A的化学式为Li2NH，LiH中r（Li+）小于r（H-）（填“大于”或“小于”）．
（2）写出液氨与金属锂反应的化学方程式2Li+2NH3=2LiNH2+H2．
（3）B在加强热时生成NH3和另一种化合物E，该分解反应的化学方程式为3LiNH2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Li3N+2NH3．
（4）化合物E也可以作储氢材料，其储氢原理可表示为：E（s）+H2（g）$?_{释氢}^{贮氢}$A（s）+LiH（s）△H=-165kJ•mol-1…②
储氢材料可以通过加热的方式释放氢气．从实用化角度考虑，选择E（填“A”或“E”）作储氢材料更合理，理由是E的储氢量要比A多．
18．下列两种化合物的结构或性质描述正确的是（　　）
A．两种物质的分子式均为C10H14O2互为同分异构体
B．两种物质均能发生加成和取代反应
C．两种物质都有甲基、苯环和羧基
D．两物质都含有双键因此都能使溴的四氯化碳溶液褪色
15．常温下含有 ①CH3COOH  ②：HCl ③：H2SO4三种溶液．
（1）当它们的pH相同时，其物质的量浓度的关系是：①＞②＞③ （填数字编号）
（2）当它们的物质的量浓度相同时，其pH关系是①＞②＞③
（3）中和同一烧碱溶液，需同浓度的三种溶液的体积关系是①=②＞③
（4）体积、浓度相同的①、②、③三溶液，分别与同浓度的NaOH溶液反应使pH等于7，所需NaOH溶液的体积关系是①＞②=$\frac{1}{2}$③
（5）某温度下，纯水中的c（H+）=2.0x10-7mol/L，则此时溶液中的c（OH-）为2×10-7mol/L
若温度不变，滴入稀盐酸使c（H+）=5.0x10-6mol/L，则c（OH-）为8×10-9mol/L．

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