20.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(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.
③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
開始沉淀2.37.57.6      3.4
完全沉淀4.19.79.2       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)點為減少有毒氣體的排放,防止大氣污染或防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽(寫一點).
(2)加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a,a的范圍是5.2-7.6;pH調(diào)至a后過濾,再用試劑X將濾液的pH調(diào)節(jié)至2-3,則所用的試劑X為鹽酸.
(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(zhì)量.通過計算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中CoCl2•6H2O的質(zhì)量分數(shù)大于100%,其原因可能是樣品中含有NaCl雜質(zhì),CoCl2•6H2O烘干時失去了部分結(jié)晶水.
(6)在實驗室中,為了從上述產(chǎn)品中獲得純凈的CoCl2•6H2O,常將制得的產(chǎn)品溶解于乙醚中,然后過濾、蒸餾(填實驗操作)獲得純凈的CoCl2•6H2O.

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(diào)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(yīng)空氣溫度在86℃以下,加熱時要防止溫度過高而失去結(jié)晶水,可減壓烘干,以此解答該題;
(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,同時生成一氧化氮;
(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)排除操作的錯誤,可以從樣品的純度及是否已經(jīng)失去所含結(jié)晶水;
(6)根據(jù)CoCl2•6H2O的性質(zhì)選取方法,CoCl2•6H2o熔點86℃,易溶于乙醚.

解答 解:(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,同時生成一氧化氮,導(dǎo)致氯化物中含有硝酸鹽雜質(zhì),且生成有毒氣體,污染環(huán)境,故答案為:減少有毒氣體的排放,防止大氣污染;防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽;
(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(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,pH調(diào)至a后過濾,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:5.2---7.6;鹽酸;
(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的組成分析,造成產(chǎn)品中CoCl2•6H2O的質(zhì)量分數(shù)大于100%的原因可能是:1、含有雜質(zhì),導(dǎo)致氯離子含量大,2、結(jié)晶水化物失去部分水,導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大,故答案為:樣品中含有NaCl雜質(zhì)或CoCl2•6H2O烘干時失去了部分結(jié)晶水;
(6)根據(jù)CoCl2•6H2O的性質(zhì)選取方法,CoCl2•6H2O熔點86℃,易溶于乙醚,所以將產(chǎn)品溶于乙醚,過濾后再蒸餾,從而獲得較純凈的CoCl2•6H2O,故答案為:過濾;蒸餾.

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.

練習冊系列答案
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A.M的單質(zhì)可用于從鈦、鋯等金屬的氯化物溶液中置換出鈦、鋯等單質(zhì)
B.由X、Y、Z三種元素形成的某種化合物的水溶液,可能呈堿性或酸性
C.由X、M與Z形成的化合物X2Z2和M2Z2中所含的化學(xué)鍵類型相同
D.含有W陽離子的某種鹽,可用作凈水劑

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A.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)是$\frac{1}{8}$
B.0~2min內(nèi)的HI的平均反應(yīng)速率為0.05mol•L-1•min-1
C.恒壓下向該體系中加入N2,平衡不移動,反應(yīng)速率不變
D.升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,只有正反應(yīng)速率加快

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15.現(xiàn)有反應(yīng):CO(g)+H2O(g)?CO2 (g)+H2(g)△H<0,在850℃時,平衡常數(shù)K=1,現(xiàn)在850℃下,向2L的密閉容器中充入CO、H2O(g)各4mol,回答下列問題:
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(2)達平衡時,CO轉(zhuǎn)化率為多少?
(3)H2的體積分數(shù)為多少?
(4)若溫度仍為850℃,初始時CO濃度為2mol/L,H2O(g)為6mol/L,則平衡時CO轉(zhuǎn)化率為多少?

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5.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生下列反應(yīng)3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)反應(yīng)4min后.測D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,且C的平均反應(yīng)速率v(C)=0.125mol•L-1•min-1.下列說法正確的是( 。
A.以B表示的平均反應(yīng)速率為v(B)=0.13mol•L-1•min-1
B.4min時,A的物質(zhì)的量為0.75mol
C.該反應(yīng)方程式中,x=2
D.4min時,A的轉(zhuǎn)化率為60%

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12.研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有重要意義.請根據(jù)學(xué)過的知識回答下列問題:

Ⅰ.(1)已知一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)過程的能量變化如圖1所示:
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②已知:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H=+131kJ•mol-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

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