Question

19．CoCl₂•xH₂O在加熱時(shí)會(huì)逐步失水，并呈現(xiàn)不同的顏色，實(shí)驗(yàn)室里可以制成變色硅膠，用以干燥并驗(yàn)證水份．以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質(zhì)）制取CoCl₂•6H₂O的一種新工藝流程如圖：

已知：
①鈷與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Co+2HCl═CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•6H₂O熔點(diǎn)86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩(wěn)定無(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鈷．
③部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Co（OH）3	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.2	5.2

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫出加入過(guò)氧化氫時(shí)溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
（2）加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是5.2～7.6；
（3）最合適的試劑X是鹽酸
（4）操作I包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和減壓過(guò)濾．
（5）制得的CoCl₂•6H₂O需減壓烘干的原因是降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解．

Answer 1

分析 含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入過(guò)氧化氫，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾后所得濾液主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，應(yīng)空氣溫度在86℃以下，加熱時(shí)要防止溫度過(guò)高而失去結(jié)晶水，可減壓烘干，
（1）加入過(guò)氧化氫反應(yīng)的離子方程式是過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子的反應(yīng)；
（2）調(diào)節(jié)溶液的PH值，使溶液中鐵離子和鋁離子生成沉淀，而鈷離子存在溶液中，從而將鐵離子、鋁離子和鈷離子分開；
（3）pH調(diào)至a后過(guò)濾，再用試劑X將濾液的pH調(diào)節(jié)至2～3，所用的試劑X為鹽酸；
（4）根據(jù)從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，從而確定操作步驟；
（5）溫度高時(shí)，CoCl₂•6H₂O分解．

解答 解：含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入過(guò)氧化氫，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過(guò)濾后所得濾液主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，應(yīng)空氣溫度在86℃以下，加熱時(shí)要防止溫度過(guò)高而失去結(jié)晶水，可減壓烘干，（1）金屬和鹽酸反應(yīng)生成氯化物，和硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽，同時(shí)生成一氧化氮，
（1）加入過(guò)氧化氫反應(yīng)的離子方程式是過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）廢料加入鹽酸后生成氯化物，然后加入雙氧水，二價(jià)鐵離子被雙氧水氧化生成三價(jià)鐵離子，根據(jù)沉淀的PH值表格知，當(dāng)溶液的PH值為5.2時(shí)，鐵離子和鋁離子被完全沉淀，當(dāng)溶液的PH值為7.6時(shí)，鈷離子才開始產(chǎn)生沉淀，所以要想將鐵離子、鋁離子和鈷離子分離，溶液的pH值應(yīng)該不小于5.2不大于7.6，；
故答案為：5.2～7.6；
（3）根據(jù)上面的分析可知，pH調(diào)至a后過(guò)濾，再用試劑X將濾液的pH調(diào)節(jié)至2～3，所用的試劑X為鹽酸，
故答案為：鹽酸；
（4）從溶液中制取固體的方法制取氯化鈷固體，其操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）根據(jù)題意知，CoCl₂•6H₂O常溫下穩(wěn)定無(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鈷，為防止其分解，制得的CoCl₂•6H₂O需減壓烘干，
故答案為：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的有關(guān)知識(shí)，難度較大，比較突出的難點(diǎn)是：1、誤差的分析不知如何尋找“題眼”；2、信息題中信息的閱讀、提取有用信息然后進(jìn)行加工的方法不會(huì)，從而導(dǎo)致做題錯(cuò)誤較多．