Question

9．CoCl₂•6H₂O是一種飼料營養(yǎng)強化劑．以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質）制取CoCl₂•6H₂O的一種新工藝流程如圖：

已知：①鈷與鹽酸反應的化學方程式為：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•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，失去結晶水變成有毒的無水氯化鈷．
③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）在上述新工藝中，用“鹽酸”代替原工藝中“鹽酸與硝酸的混酸”直接溶解含鈷廢料，其主要優(yōu)點為減少氮氧化合物等有毒氣體的排放，防止產品中混有硝酸鹽．
（2）加入過氧化氫的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）加入碳酸鈉調節(jié)pH至a，a的范圍是5.2～7.6．
（4）操作Ⅰ包含3個基本實驗操作，它們是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶和過濾．
（5）為測定產品中CoCl₂•6H₂O含量，某同學將一定量的樣品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，過濾，并將沉淀烘干后稱量其質量．通過計算發(fā)現(xiàn)產品中CoCl₂•6H₂O的質量分數(shù)大于100%，其原因可能是樣品中含有NaCl雜質（或烘干時失去了部分結晶水）．

Answer 1

分析 含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入過氧化氫，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，應空氣溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結晶水，可減壓烘干，以此解答該題．

解答 解：含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入過氧化氫，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，應空氣溫度在86℃以下，加熱時要防止溫度過高而失去結晶水，可減壓烘干，
（1）金屬和鹽酸反應生成氯化物，和硝酸反應生成硝酸鹽，同時生成一氧化氮，導致氯化物中含有硝酸鹽雜質，且生成有毒氣體，污染環(huán)境，所以用鹽酸代替硝酸可減小有毒氣體的排放，防止產品中混有硝酸鹽，
故答案為：減少氮氧化合物等有毒氣體的排放，防止產品中混有硝酸鹽；
（2）加入過氧化氫，可將將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）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，根據沉淀的PH值表格知，當溶液的PH值為5.2時，鐵離子和鋁離子被完全沉淀，當溶液的PH值為7.6時，鈷離子才開始產生沉淀，所以要想將鐵離子、鋁離子和鈷離子分離，溶液的pH值應該不小于5.2不大于7.6，
故答案為：5.2～7.6；
（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、冷卻結晶和過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（5）根據CoCl₂•6H₂O的組成分析，造成產品中CoCl₂•6H₂O的質量分數(shù)大于100%的原因可能是：1、含有雜質，導致氯離子含量大，2、結晶水化物失去部分水，導致相同質量的固體中氯離子含量變大，
故答案為：樣品中含有NaCl雜質（或烘干時失去了部分結晶水）．

點評 本題綜合考查物質的制備和提純等知識，是一道綜合性很強的實驗探究題，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的操作原理和步驟，把握相關物質的性質，難度中等．