Question

5．钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用，利用钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]制备钴氧化物的工艺流程如下：

（1）钴渣中Co（OH）₃溶解还原反应的离子方程式为：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O，该反应的还原产物是：CoSO₄．
（2）已知Ksp[Fe（OH）₃]=4×10^-38，Ksp[Co（OH）₂]=2×10^-15，纯化处理时加氨水的作用是使Fe³⁺形成氢氧化物而除去，实验操作1的名称是过滤．
（3）如向CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，开始生成玫瑰色沉淀，放置，沉淀逐渐变为棕色，写出沉淀转化的化学方程式：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃．
（4）沉钴后，CoC₂O₄要用水洗，检验沉淀已洗涤干净的方法是取少量最后一次的洗涤溶液于试管中，滴入稀盐酸后，加入氯化钡溶液，没有白色沉淀生成，则证明洗涤干净．隔绝空气加热CoC₂O₄•2H₂O生成钴氧化物和碳的氧化物，测得5.49克CoC₂O₄•2H₂O充分加热后固体质量为2.25g，则钴氧化物的化学式为CoO．

Answer 1

分析 钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，Co（OH）₃溶解发生还原反应生成Co²⁺、O₂，Fe（OH）₃转化为Fe³⁺；然后加氨水，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤渣为氢氧化铁沉淀，滤液中加（NH₄）₂C₂O₄，生成CoC₂O₄沉淀，隔绝空气加热CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，
（1）Co（OH）₃溶解发生还原反应生成Co²⁺、O₂，结合原子守恒和电子守恒书写方程式；
（2）纯化处理是为了除去溶液中的铁离子；根据流程分析；
（3）CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，开始生成Co（OH）₂，然后Co（OH）₂被氧化为Co（OH）₃；
（4）沉淀钴后滤液中含有硫酸根离子，若洗液中没有硫酸根离子说明洗涤干净；晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，发生分解反应，得到固体的质量为2.25g，其中含有钴元素的质量为0.03×59g=1.77g，所以固体中含有氧元素的质量为0.48g，其物质的量为0.03mol，据此答题．

解答 解：钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，Co（OH）₃溶解发生还原反应生成Co²⁺、O₂，Fe（OH）₃转化为Fe³⁺；然后加氨水，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤渣为氢氧化铁沉淀，滤液中加（NH₄）₂C₂O₄，生成CoC₂O₄沉淀，隔绝空气加热CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，
（1）Co（OH）₃溶解发生还原反应生成Co²⁺、O₂，反应的离子方程式为：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O；Co（OH）₃被还原为CoSO₄，则还原产物为CoSO₄；
故答案为：4Co（OH）₃+8H⁺=4Co²⁺+O₂↑+10H₂O；CoSO₄；
（2）钴渣[含Co（OH）₃、Fe（OH）₃]中加硫酸溶解，溶液中含有Co²⁺、Fe³⁺，纯化处理是为了除去溶液中的铁离子，则加氨水调节pH使Fe³⁺形成氢氧化物而除去；操作1为分离固液混合物的操作，为过滤；
故答案为：使Fe³⁺形成氢氧化物而除去；过滤；
（3）CoSO₄溶液中加入NaOH溶液，开始生成Co（OH）₂，然后Co（OH）₂被氧气氧化为Co（OH）₃；则沉淀转化的化学方程式：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃；
故答案为：4Co（OH）₂+2H₂O+O₂=4Co（OH）₃；
（4）沉淀钴后滤液中含有硫酸根离子，若洗液中没有硫酸根离子说明洗涤干净，则操作为取少量最后一次的洗涤溶液于试管中，滴入稀盐酸后，加入氯化钡溶液，没有白色沉淀生成，则证明洗涤干净；晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，发生分解反应，得到固体的质量为2.25g，固体中只含有钴元素和氧元素，其中含有钴元素的质量为0.03×59g=1.77g，所以固体中含有氧元素的质量为0.48g，其物质的量为0.03mol，所以固体中钴原子与氧原子的物质的量之比为0.03：0.03=1：1，所以固体的化学式为CoO；
故答案为：取少量最后一次的洗涤溶液于试管中，滴入稀盐酸后，加入氯化钡溶液，没有白色沉淀生成，则证明洗涤干净；CoO．

点评 本题考查物质的制备、分离提纯操作应用等，把握实验操作流程是解题的关键，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力、实验操作能力和计算能力．