题目内容

13．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2.37.57.63.4
完全沉淀4.19.79.25.2
（1）在上述工艺中，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；防止产品中混有硝酸盐；．
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是5.2～7.6．
（3）操作Ⅰ包含3个实验基本操作，它们依次是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤．
（4）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）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，为了从上述产品中获得纯净的CoCl2•6H2O，通常先将产品溶解在乙醚中，除去不溶性杂质后，再进行蒸馏操作．

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）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；
（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；
（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，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：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．

练习册系列答案
相关题目
3．已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-．某学生测定食用精制盐的碘含量，其步骤为：
a．准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解；
b．用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIO3与KI反应完全；
c．以淀粉溶液为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0×10-3 mol/L的Na2S2O3溶液10.0mL，恰好反应完全．
（1）步骤c中判断恰好反应完全的现象为滴最后一滴溶液，由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不变色
（2）根据以上实验和包装袋说明，所测精制盐的碘含量是$\frac{2.54×1{0}^{-3}}{w}$mg/kg．（以含w的代数式表示）
4．水杨酸甲酯，是一种重要的有机合成原料．某化学小组用水杨酸（结构简式为）和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率．
实验步骤：
Ⅰ．如图，在三颈烧瓶中加入13.8g （0.1mol）水杨酸和24g（30mL，0.75mol）甲醇，向混合物中加入约10mL甲苯（甲苯与水形成的共沸物，沸点为85℃，该实验中加入甲苯，易将水蒸出），再小心地加入5mL浓硫酸，摇动混匀，加入1～2粒沸石，组装好实验装置，在85～95℃下恒温加热反应1.5小时：
Ⅱ．待装置冷却后，分离出甲醇，然后转移至分液漏斗，依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，过滤得到粗酯；
Ⅲ．将粗酯进行蒸馏，收集221℃～224℃的馏分，得水杨酸甲酯9.12g．
常用物理常数：
名称分子量颜色状态相对密度熔点（℃）沸点（℃）
水杨酸甲酯152无色液体1.18-8.6224
水杨酸138白色晶体1.44158210
甲醇32无色液体0.792-9764.7
请根据以上信息回答下列问题：
（1）仪器A的名称是球形冷凝管．
（2）实验中加入甲苯对合成水杨酸甲酯的作用是反应产生的水从反应体系中分离开来，使得平衡向右移动，同时可以减少甲醇的用量，从而提高反应的产率．
（3）实验中加入无水硫酸镁的作用是干燥剂．
（4）反应结束后，分离出甲醇采用的方法是蒸馏（填操作名称）．
（5）本实验的产率为60%．
1．卤代烃是有机合成的重要中间体，某化学兴趣小组的同学查阅资料发现：加热l-丁醇、浓H2SO4和溴化钠混合物可以制备1-溴丁烷．发生反应：CH3CH2CH2CH2OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2CH2Br+H2O．还会有烯、醚等副产物生成．反应结束后将反应混合物蒸馏，分离得到1-溴丁烷，已知相关有机物的性质如下：
熔点/℃沸点/℃
1-丁醇-89.53117.25
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5


（1）制备1-溴丁烷的装置应选用上图中的C（填序号）．反应加热时的温度不宜超过100℃，理由是防止1-溴丁烷因气化而逸出，影响产率且温度太高，浓硫酸氧化性增强，可能氧化溴化氢．
（2）制备操作中，加入的浓硫酸和溴化钠的作用是二者反应生成HBr．
（3）反应结束后，将反应混合物中1-溴丁烷分离出来，应选用的装置是D，（填序号）；该操作应控制的温度（t）范围是101.6℃≤t＜117.25℃．
（4）欲除去溴代烷中的少量杂质Br2，下列物质中最适合的是c．（填字母）
a．NaI           b．NaOH           c．Na2SO3         d．KCl．
8．硫酸亚锡（SnSO4）、四氯化锡（SnCl4）常用于印染和电镀工业．某研究小组设计制备SnSO4与SnCl4路线如下．完成下列填空：
（1）制备SnSO4

已知：酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化；SnCl2极易水解．
①SnCl2用盐酸进行酸溶的原因是抑制Sn2+的水解．
②步骤Ⅱ中用到的玻璃仪器除烧杯外还有漏斗、玻璃棒；步骤Ⅳ中需要洗涤固体SnO中含有的杂质，检验SnO中的Cl-是否洗涤干净的操作为取最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银，如果没有出现沉淀，说明洗涤干净，如果出现沉淀，说明没有洗涤干净．
③步骤Ⅴ依次操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥，即可得到产物．
（2）制备SnCl4
实验室用熔融的金属锡与干燥纯净的氯气制取无水SnCl4（SnCl4熔点-33℃，沸点114.1℃，遇潮湿空气极易水解），此反应过程放出大量的热．实验装置如图所示：

①仪器B的名称冷凝管．
②图中尾气处理装置不够完善，改进的方法是：E、F之间连装有碱石灰的干燥管（可以画图，也可以用文字表述，需注明仪器、试剂及连接位置等）．
③若反应中用去锡粉11.9g，反应后在锥形瓶中收集到23.8g SnCl4，则SnCl4的产率为91.2%．
18．FeCO3与砂糖混用可作补血剂，也能被用来制备Fe2O3．
（1）实验室制备FeCO3的流程如下：

①写出生成沉淀的化学方程式：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O．
②检验滤液中含有NH4+的方法是取少量滤液于试管中，加入足量NaOH溶液，加热，若产生气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则滤液中含有NH4+．
（2）甲同学为了验证FeCO3高温下煅烧是否得到Fe2O3，做了如表实验：
实验步骤实验操作步骤
Ⅰ取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再减轻，冷却至室温
Ⅱ取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
根据上述现象得到化学方程式：4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2．
①实验步骤Ⅲ中溶液变红的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3．
②乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3+．于是乙同学对实验步骤Ⅲ进行了补充：另取少量实验步骤Ⅱ所得溶液，然后D（填字母），用来检验溶液中是否含有Fe2+．
A．滴加氯水B．滴加KSCN溶液
C．先滴加KSCN溶液后滴加氯水D．滴加酸性KMnO4溶液
（3）丙同学认为即使得到乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物即为Fe3O4．
①丙同学持此看法的理由是氧化亚铁、四氧化三铁中也是含有+2价铁元素的．
②丙同学查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中含有+2价铁元素，于是他设计了由FeCO3制备Fe2O3的方案．先向FeCO3粉末中依次加入试剂：稀硫酸、氯水和氢氧化钠；然后再过滤（填操作）、洗涤、灼烧即可得到Fe2O3．
5．食醋总酸量的测定
某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量（CH3COOH，g/100mL）．
（一）、实验用品：市售食用白醋样品500mL（商标注明：总酸量：3.5g-5g/100mL）（下称“原醋”），0.1000mol/LNaOH标准溶液，蒸馏水，0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液；仪器自选．
（二）、实验原理：化学方程式CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O
（三）、实验步骤：
（1）配制待测食醋溶液
准确量取10.00mL原醋，配制成100.00mL待测食醋溶液（下称“待测液”）．完成该步骤，需要的一种定量仪器是100ml容量瓶（填仪器名称）
（2）量取一定体积的待测液
用酸式滴定管取20.00mL待测液于锥形瓶中．加1-2滴0.1%酚酞溶液做指示剂
（3）盛装标准NaOH溶液，记录为NaOH标准溶液体积的初读数．
（4）滴定操作：滴定时一手控制滴定管，一手摇动锥形瓶，眼睛观察锥形瓶内溶液颜色变化直到滴定终点．判断滴定终点的现象是由无色变为浅红色，半分钟内不褪色．
记录NaOH的终读数．重复滴定4次．
（四）、实验记录及数据处理（请完成相关填空）
        滴定次数
实验数据		1234
V（待测液）/mL20.0020.0020.0020.00
V（NaOH）/mL（初读数）0.000.2000.100.00
V（NaOH）/mL（终读数）14.9515.2015.1516.95
V（NaOH）/mL（消耗）14.9515.0015.0516.95
（5）四次实验中明显有误差的一次是4（填编号）．
（6）消耗NaOH溶液的平均值是15.00mL．
（7）待测液的浓度是0.075mol/L．
2．某化学实验小组想要了解市场上所售食用白醋（主要是醋酸的水溶液）的准确浓度，现从市场上买来一瓶某品牌食用白醋，在实验室中用标准NaOH溶液对其进行滴定．下表是4种常见指示剂的变色范围：
指示剂石蕊甲基橙甲基红酚酞
变色范围（pH）5.0～8.03.1～4.44.4～6.28.2～10.0
（1）向锥形瓶中移取一定体积的白醋所用的仪器是酸式滴定管，该实验最佳应选用酚酞作指示剂，达到滴定终点的实验现象是：锥形瓶由无色变为浅红色且半分钟内不复原．
（2）如图表示50mL滴定管中液面的位置，若A与C刻度间相差1mL，A处的刻度为25，滴定管中液面读数应为25.40mL，此时滴定管中液体的体  积大于24.60ml．
（3）为了减小实验误差，该同学一共进行了三次实验，假设每次所取白醋体积均为VmL，NaOH标准液浓度为c mo1/L，三次实验结果记录如下：
实验次数第一次第二次第三次
消耗NaOH溶液体积/mL26.0225.3525.30
从上表可以看出，第一次实验中记录消耗NaOH溶液的体积明显多于后两次，其原因可能是CD．
A．实验结束时俯视滴定管中液面，读取滴定终点时NaOH溶液的体积
B．滴加NaOH溶液过快，未充分振荡，刚看到溶液变色，立刻停止滴定
C．盛装标准液的滴定管装液前用蒸馏水洗涤，未用标准液润洗
D．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗
（4）根据所给数据，写出计算该白醋中醋酸的物质的量浓度的表达式（不必化简）：c（CH3COOH）=$\frac{c×（25.35+25.30）}{2V}$mol/L．
3．下列说法正确的是（　　）
A．放热反应在常温下都很容易发生
B．吸热反应不加热就不会发生
C．需要加热才能发生的反应都是吸热反应
D．根据反应物和生成物具有总能量的相对大小可确定反应热

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