Question

2．CoCl₂•6H₂O是一種飼料營養(yǎng)強化劑．以含鈷單質(zhì)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：
①CoCl₂•6H₂O熔點86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110～120℃時，失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷．
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

請回答下列問題：
（1）鈷與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑．
（2）流程中加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是5.2～7.6；濾渣中含有的Al（OH）₃是良好的阻燃劑，其原理是Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳；加鹽酸調(diào)節(jié)pH至2～3的目的是抑制Co²⁺的水解，防止在后續(xù)的操作中形成Co（OH）₂雜質(zhì)．
（3）操作Ⅰ包含3個基本實驗操作，它們是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾．
（4）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．
（5）為測定產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O含量，某同學(xué)將119g樣品溶于水形成100ml溶液，取25mL于燒杯中加入足量的AgNO₃溶液，過濾，并將沉淀烘干后稱得質(zhì)量為28.7g，計算產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O含量為80%．（已知：CoCl₂•6H₂O化學(xué)式量為238，AgCl為143.5，假設(shè)雜質(zhì)不與AgNO₃溶液反應(yīng)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）鈷與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈷和氫氣；
（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）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；
（4）溫度高時，CoCl₂•6H₂O分解；
（5）根據(jù)CoCl₂•6H₂O與AgCl的關(guān)系式求質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）鈷與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈷和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑，
故答案為：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑；
（2）廢料加入鹽酸后生成氯化物，然后加入雙氧水，二價鐵離子被雙氧水氧化生成三價鐵離子，根據(jù)沉淀的PH值表格知，當(dāng)溶液的PH值為5.2時，鐵離子和鋁離子被完全沉淀，當(dāng)溶液的PH值為7.6時，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，；Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，進行阻燃；加鹽酸調(diào)節(jié)pH至2～3，可以防止鈷離子水解
故答案為：5.2～7.6；Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳；抑制Co²⁺的水解，防止在后續(xù)的操作中形成Co（OH）₂雜質(zhì)；
（3）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)晶和過濾，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）根據(jù)題意知，CoCl₂•6H₂O常溫下穩(wěn)定無毒，加熱至110～120℃時，失去結(jié)晶水變成有毒的無水氯化鈷，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；
（5）根據(jù)CoCl₂•6H₂O～2AgCl，
            238     287
             x      28.7g，x=23.8g，
則粗產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{23.8g×\frac{100mL}{25mL}}{119g}$×100%=80%，
故答案為：80%

點評 本題考查了實驗方案設(shè)計中的有關(guān)知識，難度較大，比較突出的難點是：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行加工的方法不會，從而導(dǎo)致做題錯誤較多．