Question

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂·6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：

①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co＋2HCl=CoCl₂＋H₂↑

②CoCl₂·6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；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。

③物质的熔沸点随压强降低而降低

④乙醚沸点为 34.6℃

⑤部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.1	9.7	9.2	5.2

（1）在上述工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，从环保角度分析其主要优点为_______________________。

（2）加入碳酸钠调节pH至a ，a的范围是____________________________。

（3）操作Ⅰ包含3个实验基本操作，它们依次是_____________、______________和过滤。

（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是_______________________。

（5）在实验室，为了从上述产品中获得纯净的CoCl₂·6H₂O，通常先将产品溶解在乙醚中，通过过滤除去不溶性杂质后，再进行_________（填操作名称）。

（6）为测定产品中CoCl₂·6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100％，其原因可能是______________。（答出一个原因即可）

Answer

减少氮氧化物的排放，防止大气污染 5.2～7.6 蒸发浓缩 冷却结晶 降低烘干温度，防止产品分解，变成有毒的无水氯化钴 蒸馏； 样品中含有NaCl杂质（或烘干时失去了部分结晶水）

【解析】

含钴废料中加入盐酸，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2，加入过氧化氢，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2，为得到CoCl2•6H2O晶体，应空气温度在86℃以下，加热时要防止温度过高而失去结晶水，可减压烘干，以此解答该题；

（1）金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮；
（2）调节溶液的pH值，使溶液中铁离子和铝离子生成沉淀，而钴离子存在溶液中，从而将铁离子、铝离子和钴离子分开；

（3）根据从溶液中制取固体的方法制取氯化钴固体，从而确定操作步骤；

（4）温度高时，CoCl2•6H2O分解；

（5）根据CoCl2•6H2O的性质选取方法，CoCl2•6H2o熔点86℃，易溶于乙醚；

（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，导致氯离子含量大或结晶水化物失去部分水。

(1)金属和盐酸反应生成氯化物，和硝酸反应生成硝酸盐，同时生成一氧化氮，导致氯化物中含有硝酸盐杂质，且生成有毒气体，污染环境；

故答案为：减少有毒气体的排放，防止大气污染；防止产品中混有硝酸盐；

(2)废料加入盐酸后生成氯化物，然后加入双氧水，二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子，根据沉淀的pH值表格知，当溶液的pH值为5.2时，铁离子和铝离子被完全沉淀，当溶液的pH值为7.6时，钴离子才开始产生沉淀，所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离，溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6，pH调至a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2～3，所用的试剂X为盐酸；

故答案为：5.2～7.6；

(3)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；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

(4)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；

故答案为：降低烘干温度，防止产品分解；

(5)根据CoCl2•6H2O的性质选取方法，CoCl2•6H2O熔点86℃，易溶于乙醚，所以将产品溶于乙醚，过滤后再蒸馏，从而获得较纯净的CoCl2•6H2O；

故答案为：蒸馏；

(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，导致氯离子含量大或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；

故答案为：样品中含有NaCl杂质或CoCl2•6H2O烘干时失去了部分结晶水。