Question

19．有關(guān)鈷和鐵化合物的性質(zhì)見下表．用含鈷廢料（含少量鐵）可制備氯化鈷：Co+2HCl═CoCl₂+H₂↑，工藝流程如下，試回答：

物質(zhì)	溶度積Ksp	沉淀完全時(shí)的pH
Co（OH）2	5.9×10-15	9.4
Fe（OH）2	1.6×10-14	9.6
Fe（OH）3	1.1×10-36	3.7

（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（2）生鐵中含有一種鐵碳化合物X（Fe₃C）．X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，Y可溶于過量鹽酸，形成黃綠色的溶液，寫出Y與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O．
（3）“凈化除鐵”中，寫出加入H₂O₂時(shí)反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）濾液的主要成分是CoCl₂、NaCl、HCl．
（5）②步中用Na₂CO₃調(diào)pH≈4的原因是碳酸鈉可與鹽酸反應(yīng)，降低溶液的酸性，增大pH，使鐵離子沉淀完全．

Answer 1

分析 含鈷廢料（含少量鐵）加入鹽酸，可得CoCl₂、FeCl₂，加入過氧化氫，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至4，可得到Fe（OH）₃沉淀，過濾后所得濾液主要含有CoCl₂、NaCl、HCl，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，防止鈷離子水解，加鹽酸調(diào)節(jié)pH值在2～3，然后結(jié)晶、干燥得氯化鈷晶體，
（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，正極為氧氣得電子生成氫氧根離子；
（2）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y應(yīng)為四氧化三鐵，四氧化三鐵可溶于過量鹽酸，生成氯化鐵和氯化亞鐵；
（3）雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)；
（4）當(dāng)除盡Fe³⁺后，濾液中所含溶質(zhì)有NaCl、CoCl₂；
（5）根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-），pH=-lgc（H⁺），可知，pH＞4Fe（OH）₃沉淀完全；

解答 解：（1）鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕，正極為氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）Fe₃C在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y應(yīng)為四氧化三鐵，四氧化三鐵可溶于過量鹽酸，生成氯化鐵和氯化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O；
（3）雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）除去Fe³⁺，濾液中主要含有NaCl、CoCl₂、以及極少量的HCl，
故答案為：CoCl₂、NaCl、HCl；
（5）濾液中（Fe³⁺）≤1.0×10^-5mol/L時(shí)，可視為Fe³⁺沉淀完全，K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-35=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=1.0×10^-5mol•L^-1×c³（OH^-），所以c（OH^-）=10^-10mol•L^-1，c（H⁺）=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-10}}$mol•L^-1=10^-4mol•L^-1，PH=-lgc（H⁺）=-lg10^-4=4，所以為了使Fe³⁺完全沉淀，用Na₂CO₃調(diào)pH≈4，碳酸鈉可與鹽酸反應(yīng)，降低溶液的酸性，增大pH，使鐵離子沉淀完全，
故答案為：碳酸鈉可與鹽酸反應(yīng)，降低溶液的酸性，增大pH，使鐵離子沉淀完全；

點(diǎn)評 本題綜合考查物質(zhì)的制備和提純等知識，是一道綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)探究題，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，為高考常見題型，注意把握實(shí)驗(yàn)的操作原理和步驟，把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，難度中等．