精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
14.以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:

(1)溶解:溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,洗液与滤液合并,其目的是提高钴等元素的利用率;.
所得滤渣的主要成分是SiO2(写化学式).
(2)氧化:加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式6Fe2++6H++ClO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$6Fe3++Cl-+3H2O.
已知:铁氰化钾化学式为K3[Fe(CN)6];亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]•3H2O.
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-═Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)
4Fe3++3[Fe(CN)6]4-═Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)
确定Fe2+是否氧化完全的方法是取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化.(可供选择的试剂:铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)
(3)除铁:加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO44(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式3Fe2(SO43+6H2O+6Na2CO3=Na2Fe6(SO44(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑.
(4)沉淀:生成沉淀碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2],沉淀需洗涤,洗涤的操作是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次.
(5)溶解:CoCl2的溶解度曲线如下图所示.向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤,其原因是防止因温度降低,CoCl2晶体析出.

(6)灼烧:准确称取所得CoC2O4 1.470g,在空气中充分灼烧得0.830g氧化钴,写出氧化钴的化学式Co2O3

分析 钴废催化剂加入稀硫酸,发生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑,Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,过滤滤渣是不溶的二氧化硅,而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液,向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化成铁离子,然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na2Fe6(SO44(OH)12]沉淀,继续向滤液中加入碳酸钠,得到碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2],然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[(CoCO32•3Co(OH)2],再向所到溶液中加入草酸铵,得到溶解度极小的草酸钴,最后燃烧生成氧化钴;
(1)洗液与滤液合并,提高洗涤和滤液中钴的利用率,滤渣应该是原料中不溶于稀硫酸的成分;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,根据得失电子守恒分析解答;根据3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀);4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀),如果亚铁离子部分氧化,滴加无色的硫氰化钾生成蓝色沉淀,可向氧化后的溶液中滴入硫氰化钾,观察是否有蓝色沉淀生成;
(3)生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾,书写化学方程式;
(4)沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次;
(5)CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低氯化钴析出;
(6)CoC2O4的质量为1.470g,其我知道可为0.01mol,Co元素质量为0.59g,钴氧化物质量为0.83g,氧化物中氧元素质量为0.83g-0.59g=0.24g,则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.01mol:$\frac{0.24}{16}$≈2:3,故Co氧化物为Co2O3

解答 解:(1)洗液与滤液合并,提高洗涤和滤液中钴的利用率,故答案为:提高钴等元素的利用率;
(2)亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子,1molr的亚铁离子失去1mol的电子,而1mol的氯酸根离子得到6mol的电子,根据电子得失守恒,可知离子方程式为:6Fe2++6H++ClO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$6Fe3++Cl-+3H2O,取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化,故答案为:6Fe2++6H++ClO3-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$6Fe3++Cl-+3H2O;取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化;
(3)生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾,化学反应方程式为:3Fe2(SO43+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO44(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,故答案为:3Fe2(SO43+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO44(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑;
(4)沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次,
故答案为:向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使滤液流出.重复操作2~3次;
(5)CoCl2的溶解度曲线可知,随温度的升高,CoCl2的溶解度增大,所以趁热过滤,防止温度降低氯化钴析出,故答案为:防止因温度降低,CoCl2晶体析出;
(6)CoC2O4的质量为1.470g,其我知道可为0.01mol,Co元素质量为0.59g,钴氧化物质量为0.83g,氧化物中氧元素质量为0.83g-0.59g=0.24g,则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.01mol:$\frac{0.24}{16}$≈2:3,故Co氧化物为Co2O3,故答案为:Co2O3

点评 本题考查化学方程的书写、离子的检验、沉淀的洗涤、对图象的分析处理等,需要学生具备知识的基础,难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.在标准状况下有1mol Cl2,下列说法不正确的是(  )
A.含有6.02×1023个Cl2分子B.气体体积为22.4L
C.含有1.204×1024个Cl原子D.气体质量为35.5g

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列实验或生产操作,其中没有新物质生成的是(  )
①蛋白质溶液中加入硫酸铵后形成沉淀    ②将饱和氯水滴到蓝色石蕊试纸上
③二氧化氮经加压凝成无色液体         ④溴水滴入植物油中振荡褪色
⑤胆矾风化                           ⑥除去混在氢氧化铁胶体中的氯化铁.
A.①②③B.①④⑥C.③⑤D.①⑥

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列有关硫元素及其化合物的表示正确的是(  )
A.质量数为34、中子数为18的核素:${\;}_{16}^{34}$S
B.S2-的结构示意图
C.CS2的结构式:S-C-S
D.亚硫酸的电离方程式:H2SO3?2H++SO${\;}_{3}^{2-}$

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

9.下列有关物质应用的说法正确的是(  )
A.碳酸钠溶液显碱性,可用热的纯碱溶液除去金属器件表面油污
B.自来水厂可用明矾对水进行消毒杀菌
C.常温下,浓硝酸不跟铁发生化学反应,可用铁制容器盛装浓硝酸
D.MgO、Al2O3熔点高,可用于制作耐火材料

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大.W原子的最外层电子数是X原子最外层电子数的两倍,质子数比X原子少5个,Y原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,Z和W在同一主族.下列说法正确的是(  )
A.原子半径:W<X<Y<Z
B.X、Y、Z单质的熔点:Z<Y<X
C.简单气态氢化物的热稳定性:Y<Z<W
D.Z元素的最高价氧化物对应水化物的分子中存在非极性共价键

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.化学与人类生活密切相关,下列与化学有关的说法正确的是(  )
A.温室效应是当今世界面临的环境问题,使温室效应增强的气体只有二氧化碳
B.侯氏制碱法的工艺过程中主要应用了物质熔沸点的差异
C.家庭用的“84”消毒液与洁厕灵不能同时混合使用,否则会发生中毒事故
D.实验室里熔化氢氧化钠时,可选用石英坩埚和铁坩埚

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列有关操作或说法正确的是(  )
A.浓硫酸溅到皮肤上时立即用稀氢氧化钠溶液冲洗
B.金属汞一旦洒落到实验室地面或桌面时,必须尽可能收集,并深埋处理
C.金属钠着火时用泡沫灭火器灭火
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.用无机矿物资源生产部分材料,其产品流程示意图如图.下列有关说法不正确的是(  )

制取玻璃的同时产生CO2气体,制取粗硅时生成的气体产物为CO
生产高纯硅、铝、铜及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次蒸馏的方法
黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶炼铁的原料.
A.制取玻璃的同时产生CO2气体,制取粗硅时生成的气体产物为CO
B.生产高纯硅、铝、铜及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C.粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次蒸馏的方法
D.黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶炼铁的原料.

查看答案和解析>>

同步练习册答案