Question

【題目】用金屬鈷板（含少量Fe、Ni）制備應(yīng)用廣泛的氯化鈷的工藝流程如下：

注：鈷與鹽酸反應(yīng)極慢，需加入催化劑硝酸才可能進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。

有關(guān)鈷、鎳和鐵化合物的性質(zhì)見下表：

化學(xué)式	沉淀完全時(shí)的pH	鈷鎳性質(zhì)
Co(OH)2	9.4	Co＋2HCl＝CoCl2＋H2↑ Co2＋＋2NH3·H2O＝Co(OH)2↓＋2NH4＋ Co2＋＋2H2OCo(OH)2＋2H＋ Ni＋2HCl＝NiCl2＋H2↑ Ni2＋＋6NH3·H2O＝[Ni(NH3)6]2＋＋6H2O
Fe(OH)2	9.6
Fe (OH)3	3.7

（1）“除鎳”步驟中，NH3·H2O用量對反應(yīng)收率的影響見表中數(shù)據(jù)：從表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)PH調(diào)節(jié)至x＝_______時(shí)，除鎳效果最好。

加NH3·H2O調(diào)pH	收率/%	Ni2＋含量/%
9	98.1	0.08
9.5	98	0.05
10	97.6	0.005
10.3	94	0.005

（2）“除鎳”步驟必須控制在一定的時(shí)間內(nèi)完成，否則沉淀中將有部分Co(OH)2轉(zhuǎn)化為Co(OH)3，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。

（3）“除鐵”步驟中加入雙氧水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________。

（4）“除鐵”步驟中加入的純堿作用是_______________________________。

（5）在“調(diào)pH”步驟中，加鹽酸的作用是______________________________。

（6）已知25℃時(shí)，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則該溫度下反應(yīng)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋的平衡常數(shù)為_____________________。

Answer 1

【答案】 10 4Co(OH)2＋O2＋2H2O＝4Co(OH)3 （沒有配平扣1分） 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O （沒有配平扣1分） 使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去（或2Fe3＋＋3CO32－＋6H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑） 防止Co2＋水解 2.5×10－5 （mol·L-1）2（沒有單位不扣分）

【解析】用金屬鈷板(含少量Fe、Ni)制備應(yīng)用廣泛的氯化鈷的工藝流程為：鈷板在稀硝酸作催化劑條件下反應(yīng)生成氯化鎳、氯化鈷和氯化鐵、氯化亞鐵等，調(diào)節(jié)溶液的pH除去鎳，然后加入雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入純堿將鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵除去，最后經(jīng)過一系列操作得到氯化鈷晶體。

(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)知道，當(dāng)pH等于10的時(shí)，收率最高，鎳離子的含量最小，除鎳效果最好，故答案為：10；

(2)鈷離子易從正二價(jià)容易被氧氣氧化到正三價(jià)，發(fā)生的化學(xué)方程式為：4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3，故答案為：4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3；

(3)雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(4)加入碳酸鈉可以和酸發(fā)生反應(yīng)，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，可以讓鐵離子形成沉淀而除去，所以加入的純堿作用是起到調(diào)節(jié)溶液的pH的作用，故答案為：使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去(或2Fe3++3CO32-+6H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑)；

(5)鈷離子是弱堿陽離子，能發(fā)生水解，顯示酸性，加入鹽酸可以防止Co2+水解，故答案為：防止Co2+水解；

(6)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=4.0×10-38，c(H+)=，反應(yīng)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的平衡常數(shù)K=====2.5×10-5，故答案為：2.5×10-5。