Question

7．CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂．以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂•6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴．
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐（写两点）．
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是5.2～7.6；pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2-3，则所用的试剂X为盐酸．
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤．
（4）制得的CoCl₂•6H₂O需减压烘干的原因是降低烘干温度，防止产品分解．
（5）为测定产品中CoCl₂•6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量．通过计算发现产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是样品中含有NaCl杂质，CoCl₂•6H₂O烘干时失去了部分结晶水（写出两个原因）．
（6）在实验室中，为了从上述产品中获得纯净的CoCl₂•6H₂O，常将制得的产品溶解于乙醚中，然后过滤、蒸馏（填实验操作）获得纯净的CoCl₂•6H₂O．

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸，可得CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂，加入过氧化氢，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃调pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl₂，为得到CoCl₂•6H₂O晶体，应空气温度在86℃以下，加热时要防止温度过高而失去结晶水，可减压烘干，以此解答该题．
（1）金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮；
（2）调节溶液的PH值，使溶液中铁离子和铝离子生成沉淀，而钴离子存在溶液中，从而将铁离子、铝离子和钴离子分开；
（3）根据从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，从而确定操作步骤；
（4）温度高时，CoCl₂•6H₂O分解；
（5）根据CoCl₂•6H₂O的组成分析，造成产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%的原因可能是：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、结晶水化物失去部分水；
（6）根据CoCl₂•6H₂O的性质选取方法，CoCl₂•6H₂o熔点86℃，易溶于乙醚．

解答 解：（1）金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮，导致氯化物中含有硝酸盐杂质，且生成有毒气体，污染环境，
故答案为：减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐；
（2）废料加入盐酸后生成氯化物，然后加入双氧水，二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子，根据沉淀的PH值表格知，当溶液的PH值为5.2时，铁离子和铝离子被完全沉淀，当溶液的PH值为7.6时，钴离子才开始产生沉淀，所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离，溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6，pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2～3，所用的试剂X为盐酸；
故答案为：5.2---7.6；盐酸；
（3）从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，其操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶和过滤，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（4）根据题意知，CoCl₂•6H₂O常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴，为防止其分解，制得的CoCl₂•6H₂O需减压烘干，
故答案为：降低烘干温度，防止产品分解；
（5）根据CoCl₂•6H₂O的组成分析，造成产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%的原因可能是：1、含有杂质，导致氯离子含量大，2、结晶水化物失去部分水，导致相同质量的固体中氯离子含量变大，
故答案为：样品中含有NaCl杂质，CoCl₂•6H₂O烘干时失去了部分结晶水；
（6）根据CoCl₂•6H₂O的性质选取方法，CoCl₂•6H₂O熔点86℃，易溶于乙醚，所以将产品溶于乙醚，过滤后再蒸馏，从而获得较纯净的CoCl₂•6H₂O，
故答案为：过滤；蒸馏．

点评 本题考查了实验方案设计中的有关知识，难度较大，比较突出的难点是：1、误差的分析不知如何寻找“题眼”；2、信息题中信息的阅读、提取有用信息然后进行加工的方法不会，从而导致做题错误较多．