Question

5．鈷及其合金在電機(jī)、機(jī)械、化工、航空和航天等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用，利用鈷渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]制備鈷氧化物的工藝流程如下：

（1）鈷渣中Co（OH）₃溶解還原反應(yīng)的離子方程式為：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是：CoSO₄．
（2）已知Ksp[Fe（OH）₃]=4×10^-38，Ksp[Co（OH）₂]=2×10^-15，純化處理時(shí)加氨水的作用是使Fe³⁺形成氫氧化物而除去，實(shí)驗(yàn)操作1的名稱是過(guò)濾．
（3）如向CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，開(kāi)始生成玫瑰色沉淀，放置，沉淀逐漸變?yōu)樽厣�，寫出沉淀轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃．
（4）沉鈷后，CoC₂O₄要用水洗，檢驗(yàn)沉淀已洗滌干凈的方法是取少量最后一次的洗滌溶液于試管中，滴入稀鹽酸后，加入氯化鋇溶液，沒(méi)有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈．隔絕空氣加熱CoC₂O₄•2H₂O生成鈷氧化物和碳的氧化物，測(cè)得5.49克CoC₂O₄•2H₂O充分加熱后固體質(zhì)量為2.25g，則鈷氧化物的化學(xué)式為CoO．

Answer 1

分析 鈷渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，Co（OH）₃溶解發(fā)生還原反應(yīng)生成Co²⁺、O₂，F(xiàn)e（OH）₃轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；然后加氨水，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，濾渣為氫氧化鐵沉淀，濾液中加（NH₄）₂C₂O₄，生成CoC₂O₄沉淀，隔絕空氣加熱CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，
（1）Co（OH）₃溶解發(fā)生還原反應(yīng)生成Co²⁺、O₂，結(jié)合原子守恒和電子守恒書寫方程式；
（2）純化處理是為了除去溶液中的鐵離子；根據(jù)流程分析；
（3）CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，開(kāi)始生成Co（OH）₂，然后Co（OH）₂被氧化為Co（OH）₃；
（4）沉淀鈷后濾液中含有硫酸根離子，若洗液中沒(méi)有硫酸根離子說(shuō)明洗滌干凈；晶體物質(zhì)的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，發(fā)生分解反應(yīng)，得到固體的質(zhì)量為2.25g，其中含有鈷元素的質(zhì)量為0.03×59g=1.77g，所以固體中含有氧元素的質(zhì)量為0.48g，其物質(zhì)的量為0.03mol，據(jù)此答題．

解答 解：鈷渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，Co（OH）₃溶解發(fā)生還原反應(yīng)生成Co²⁺、O₂，F(xiàn)e（OH）₃轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；然后加氨水，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過(guò)濾，濾渣為氫氧化鐵沉淀，濾液中加（NH₄）₂C₂O₄，生成CoC₂O₄沉淀，隔絕空氣加熱CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，
（1）Co（OH）₃溶解發(fā)生還原反應(yīng)生成Co²⁺、O₂，反應(yīng)的離子方程式為：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O；Co（OH）₃被還原為CoSO₄，則還原產(chǎn)物為CoSO₄；
故答案為：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O；CoSO₄；
（2）鈷渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，溶液中含有Co²⁺、Fe³⁺，純化處理是為了除去溶液中的鐵離子，則加氨水調(diào)節(jié)pH使Fe³⁺形成氫氧化物而除去；操作1為分離固液混合物的操作，為過(guò)濾；
故答案為：使Fe³⁺形成氫氧化物而除去；過(guò)濾；
（3）CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，開(kāi)始生成Co（OH）₂，然后Co（OH）₂被氧氣氧化為Co（OH）₃；則沉淀轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃；
故答案為：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃；
（4）沉淀鈷后濾液中含有硫酸根離子，若洗液中沒(méi)有硫酸根離子說(shuō)明洗滌干凈，則操作為取少量最后一次的洗滌溶液于試管中，滴入稀鹽酸后，加入氯化鋇溶液，沒(méi)有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈；晶體物質(zhì)的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，發(fā)生分解反應(yīng)，得到固體的質(zhì)量為2.25g，固體中只含有鈷元素和氧元素，其中含有鈷元素的質(zhì)量為0.03×59g=1.77g，所以固體中含有氧元素的質(zhì)量為0.48g，其物質(zhì)的量為0.03mol，所以固體中鈷原子與氧原子的物質(zhì)的量之比為0.03：0.03=1：1，所以固體的化學(xué)式為CoO；
故答案為：取少量最后一次的洗滌溶液于試管中，滴入稀鹽酸后，加入氯化鋇溶液，沒(méi)有白色沉淀生成，則證明洗滌干凈；CoO．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備、分離提純操作應(yīng)用等，把握實(shí)驗(yàn)操作流程是解題的關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和計(jì)算能力．