Question

【題目】三氯化六氨合鈷[Co(NH3)6]Cl3是橙黃色的配合物，是合成其它一些含鈷配合物的原料。利用含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質)制取[Co(NH3)6]Cl3的工藝流程如圖，回答下列問題：

已知：①“浸出液”中含有Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3+等

②Ksp［Co(OH)2］=6×10-15、Ksp［Co(OH)3］=1.6×10-44

(1)加“適量NaClO3”的作用是___，發生反應的離子方程式為___。

(2)“加Na2CO3調pH至a”會生成兩種沉淀，分別為___(填化學式)。

(3)操作Ⅰ的步驟包括___、___、減壓過濾。

(4)流程中“氧化”過程應先加入___(填“氨水”或“H2O2”)，需水浴控溫在50～60℃，溫度不能過高，原因是___。寫出“氧化”步驟發生反應的離子方程式：___，若無活性炭作催化劑，所得固體產物中除[Co(NH3)6]Cl3外還會有大量二氯化一氯五氨合鈷[Co(NH3)5Cl]Cl2和三氯化五氨一水合鈷[Co(NH3)5H2O]Cl3晶體，這體現了催化劑的___性。

Answer 1

【答案】將Fe2+轉化為Fe3+ 6Fe2+＋ClO＋6H+=6Fe3+＋Cl-＋3H2O Fe(OH)3和Al(OH)3 蒸發濃縮 冷卻結晶 氨水 氨水溫度過高會導致H2O2大量分解，降低產率 H2O2＋2Co2+＋2NH＋10NH3·H2O+6Cl-=2[Co(NH3)6]Cl3↓＋12H2O 選擇性

【解析】

以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質)制取[Co(NH3)6]Cl3：用鹽酸溶解廢料，得到Co2+、Fe2+、Al3+的酸性溶液，加入適量的NaClO3將Fe2+氧化為Fe3+，再加Na2CO3調pH，沉淀Al3+、Fe3+為Fe(OH)3和Al(OH)3，過濾，得到濾液，向含有Co2+的溶液中加入鹽酸調節pH=2-3，加入活性炭和NH4Cl溶液得到CoCl26H2O，再依次加入氨水和H2O2，發生反應：H2O2+2CoCl2+2NH4Cl+10NH3H2O=2[Co(NH3)6]Cl3↓+12H2O，再將沉淀在HCl氛圍下蒸發濃縮、冷卻結晶、減壓過濾得到產品，據此分析作答。

(1)加“適量NaClO3”的目的是將Fe2+氧化為Fe3+，發生的離子反應為：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；

(2)根據分析，加Na2CO3調pH，沉淀Al3+、Fe3+為Fe(OH)3和Al(OH)3；

(3)為防止產品水解，故[Co(NH3)6]Cl3應在HCl氛圍下蒸發濃縮、冷卻結晶、減壓過濾；

(4)若先加H2O2，將Co元素氧化到Co3+，后加氨水，會生成Co(OH)3，不利于產品的生成，故先加入氨水再加入H2O2，可防止Co(OH)3的生成，雙氧水受熱易分解，氨水溫度過高會導致H2O2大量分解，降低產率，因此需水浴控溫在50～60℃，溫度不能過高；“氧化”步驟發生反應的離子方程式：H2O2＋2Co2+＋2NH＋10NH3·H2O+6Cl-=2[Co(NH3)6]Cl3↓＋12H2O；若無活性炭作催化劑，所得固體產物中除[Co(NH3)6]Cl3外還會有大量二氯化一氯五氨合鈷[Co(NH3)5Cl]Cl2和三氯化五氨一水合鈷[Co(NH3)5H2O]Cl3晶體，這體現了催化劑的選擇性。