Question

【化學(xué)--選修：化學(xué)與技術(shù)】CoCl₂?6H₂O是一種飼料營養(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下圖：

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)定無毒，加熱至110～120℃時(shí)，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(shí)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(diǎn)為

 

．
（2）加過氧化氫的作用是

 

，加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2所得沉淀為

 

；
（3）操作Ⅰ包含3個(gè)基本實(shí)驗(yàn)操作，它們是

 

、

 

和過濾．
（4）制得的CoCl₂?6H₂O需減壓烘干的原因是

 

．
（5）為測定產(chǎn)品中CoCl₂?6H₂O含量，某同學(xué)將一定量的產(chǎn)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(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

 

（任寫1點(diǎn)）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用

專題：幾種重要的金屬及其化合物

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(shí)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．

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(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(shí)要防止溫度過高而失去結(jié)晶水，可減壓烘干，
（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，所以用鹽酸代替硝酸可減小有毒氣體的排放，防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽，
故答案為：減少有毒氣體的排放，防止污染，防止產(chǎn)品中混有硝酸鹽；
（2）加入過氧化氫，可將將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，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，所以得到的沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（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(shí)，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?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：產(chǎn)品中含有NaCl雜質(zhì)或烘干不充分．

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．