Question

13．CoCl₂•6H₂O是一種飼料營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)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(diǎn)86℃，易溶于水、乙醚等；常溫下穩(wěn)定無(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)水氯化鈷．
③部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見表：

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

（1）在上述工藝中，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(diǎn)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）加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH至a，a的范圍是5.2～7.6．
（3）操作Ⅰ包含3個(gè)實(shí)驗(yàn)基本操作，它們依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過(guò)濾．
（4）制得的CoCl₂•6H₂O在烘干時(shí)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(cè)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(guò)濾，并將沉淀烘干后稱量其質(zhì)量．通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，其原因可能是樣品中含有NaCl雜質(zhì)，CoCl₂•6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水．
（6）在實(shí)驗(yàn)室，為了從上述產(chǎn)品中獲得純凈的CoCl₂•6H₂O，通常先將產(chǎn)品溶解在乙醚中，除去不溶性雜質(zhì)后，再進(jìn)行蒸餾操作．

Answer 1

分析 含鈷廢料中加入鹽酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入過(guò)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(guò)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(shí)要防止溫度過(guò)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(shí)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(shí)，CoCl₂•6H₂O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?jǐn)?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；
（6）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的性質(zhì)選取方法，CoCl₂•6H₂o熔點(diǎn)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(shí)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(jià)鐵離子被雙氧水氧化生成三價(jià)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(shí)，鐵離子和鋁離子被完全沉淀，當(dāng)溶液的PH值為7.6時(shí)，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(guò)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；
（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(guò)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(wú)毒，加熱至110～120℃時(shí)，失去結(jié)晶水變成有毒的無(wú)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?jǐn)?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)，CoCl₂•6H₂O烘干時(shí)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(diǎn)86℃，易溶于乙醚，所以將產(chǎn)品溶于乙醚，過(guò)濾后再蒸餾，從而獲得較純凈的CoCl₂•6H₂O，
故答案為：蒸餾．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的有關(guān)知識(shí)，難度較大，比較突出的難點(diǎn)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(jìn)行加工的方法不會(huì)，從而導(dǎo)致做題錯(cuò)誤較多．