CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2
题型:不详难度:来源:
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等)制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等; ②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Co(OH)2
| Al(OH)3
| Mn(OH)2
| 开始沉淀
| 2.7
| 7.6
| 7.6
| 4.0
| 7.7
| 完全沉淀
| 3.7
| 9.6
| 9.2
| 5.2
| 9.8
| ③CoCl2·6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴。 (1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式________________________。 (2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式_____________________________;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式_______________。 (3)“加Na2CO3调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为 。 (4)“操作1”中包含3个基本实验操作,它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl2·6H2O在烘干时需减压烘***原因是__________________。 (5)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂的目的是_________;其使用的最佳pH范围是________________。
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5 D.5.0~5.5 (6)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是_____________________。(答一条即可) |
答案
(1)Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O (2分) (2)ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O(每空2分) (3)Fe(OH)3 Al(OH)3 (2分) (4)蒸发(浓缩)、冷却(结晶) (2分) 降低烘干温度,防止产品分解(1分) (5)除去溶液中的Mn2+ B (每空1分) (6)粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水 (1分) |
解析
试题分析:(1)向水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等] 加入盐酸和亚硫酸钠,浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等,所以Co2O3和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应为:Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O; (2)加入NaClO3,会发生FeCl2中铁元素的化合价+2→+3,失去电子,NaClO3中氯元素的化合价由+5→-1价,得到电子,根据电荷守恒和得失电子守恒,反应为:ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O,“浸出液”中加过量NaClO3时,有毒气体是氯气,所以推断是NaClO3和“浸出液”中的氯离子发生了氧化还原反应,ClO3-中Cl元素的化合价由+5价降低为0价,HCl中Cl元素的化合价由-1价升高到0,根据电子守恒及质量守恒定律来配平,所以其方程式为:KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O,离子方程式是ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O; (3)加Na2CO3调pH至5.2,铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑;铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳,水解的离子方程式为:2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑;故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3; (4)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,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; (5)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2+、Co2+金属离子,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知 调节溶液PH在3.0~3.5之间,可使Mn2+完全沉淀,并防止Co2+转化为Co(OH)2沉淀,故答案为:除去溶液中的Mn2+;选B; (6)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:含有杂质,导致氯离子含量大,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。2·6H2O的工艺流程。 |
举一反三
从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作,其中正确的是( )。
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海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如下图所示:
(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤。__________________________ (2)实验室将粗盐制成精盐的过程中,溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的: ①溶解:________________。 ②过滤:__________________________。 ③蒸发:________________。 |
溴有“海洋元素”之称,海水中溴含量为65 mg·L-1。实验室模拟海水中溴的提取。 实验方法:将适量新制氯水加入到20 mL富含溴离子的海水中(海水可以用0.1 mol·L-1的NaBr溶液代替),把溴置换出来。氯水中的氯气作________________剂,涉及反应的离子方程式为__________________。 得到的单质溴可以用有机溶剂在________(仪器)中实现萃取富集,萃取试剂用________、苯等,得到的有机层显________色。 |
镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用________,要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂的量应为________________。 (2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是_____________。 (3)试剂②选用________;写出其反应的离子方程式_______。 (4)无水MgCl2在熔融状态下,通电后产生镁和氯气,该反应的化学方程式为________。 |
军用光敏材料KxFe(C2O4)y·3H2O(Fe为+3价)的实验室制备和测定其组成的方法如下所示: Ⅰ.制备:
(1)用K2C2O4和FeCl3制备光敏材料的反应属于________(填序号)。 ①离子反应 ②非氧化还原反应 ③氧化还原反应 ④化合反应 (2)结晶时应将饱和溶液放在黑暗处等待晶体的析出,这样操作的原因是_________。 (3)操作4的实验操作有____________。 Ⅱ.组成测定: 称取一定质量实验所得的晶体置于锥形瓶中,加足量蒸馏水和稀H2SO4,将C2O42-完全转化为H2C2O4,用0.10 mol·L-1 KMnO4溶液进行滴定,消耗KMnO4溶液24.00 mL时恰好完全反应(酸性条件下MnO4-的还原产物是Mn2+);再加入适量的还原剂,将Fe3+完全转化为Fe2+,用KMnO4溶液继续滴定,当Fe2+完全氧化时,用去KMnO4溶液4.00 mL。 (4)高锰酸钾氧化H2C2O4和Fe2+的离子方程式分别是___________; ________。 (5)配制100 mL 0.10 mol·L-1 KMnO4溶液及在上述滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外,还有________和________(写名称)。 (6)通过计算,该化合物的化学式是____________。 |
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