Question

鈷的化合物具有重要的經濟價值，以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質）制取Co₃O₄的一種工藝如下：
已知：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀	4.0	9.7	9.2	5.2

請回答下列為題：
（1）凈化除雜時，加入H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式為

 

（2）通入NH₃調節(jié)溶液pH為5.2-7.6，則操作I獲得的濾渣成分為

 

（3）實驗測得NH₄HCO₃溶液顯堿性，制備Co₃O₄時，選用的加料方式是

 

（填代號）原因

 

a．將濾液與NH₄HCO₃溶液同時加入到反應容器中
b．將濾液緩緩加入到盛有NH₄HCO₃溶液反應容器中
c．將NH₄HCO₃溶液緩緩加入到盛有濾液的反應容器中
寫出生成Co₃O₄過程中方式反應的離子方程式

 

（4）實驗獲得的Co₃O₄經充分洗滌干燥后，在空氣中燃燒可得到Co₃O₄．
①洗滌Co₃O₄沉淀的操作為

 

②若洗滌不充分，Co₃O₄沉淀表面混有的雜質時最終產品的純度并無明顯影響，但燃燒時會造成環(huán)境污染，原因是

 

③實驗室高溫燃燒時，用于盛放Co₃O₄固體的儀器名稱是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：含Co廢料中含有Fe、Al等雜質，向廢料中加入過量稀鹽酸并加熱，發(fā)生反應2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，向溶液中加入雙氧水發(fā)生反應2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，然后向溶液中通入氨氣，通入NH₃調節(jié)溶液pH為5.2-7.6，所以發(fā)生反應為2Al³⁺+3NH₃．H₂O=2Al（OH）₃↓+3NH₄⁺、2Fe³⁺+3NH₃．H₂O=2 Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，然后過濾，濾渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，NH₄HCO₃溶液呈堿性，為防止生成Co（OH）₂沉淀，應將碳酸氫銨溶液加入濾液中，使其生成CoCO₃沉淀，然后過濾、洗滌得到CoCO₃沉淀，將CoCO₃焙燒得到Co₃O₄，據此分析解答．

解答： 解：含Co廢料中含有Fe、Al等雜質，向廢料中加入過量稀鹽酸并加熱，發(fā)生反應2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑，向溶液中加入雙氧水發(fā)生反應2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，然后向溶液中通入氨氣，通入NH₃調節(jié)溶液pH為5.2-7.6，所以發(fā)生反應為2Al³⁺+3NH₃．H₂O=2Al（OH）₃↓+3NH₄⁺、2Fe³⁺+3NH₃．H₂O=2 Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，然后過濾，濾渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，NH₄HCO₃溶液呈堿性，為防止生成Co（OH）₂沉淀，應將碳酸氫銨溶液加入濾液中，使其生成CoCO₃沉淀，然后過濾、洗滌得到CoCO₃沉淀，將CoCO₃焙燒得到Co₃O₄，
（1）通過以上分析知，凈化除雜時，加入H₂O₂發(fā)生反應的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）通過以上分析知，通入NH₃調節(jié)溶液pH為5.2-7.6，則操作I獲得的濾渣成分為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，故答案為：Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
（3）NH₄HCO₃溶液呈堿性，為防止生成Co（OH）₂沉淀，應將碳酸氫銨溶液加入濾液中，使其生成CoCO₃沉淀，所以選用的加料方式是c，生成Co₃O₄過程中方式反應的離子方程式為Co²⁺+2HCO₃^-=CoCO₃↓+H₂O+CO₂↑，
故答案為：c；防止生成Co（OH）₂沉淀；Co²⁺+2HCO₃^-=CoCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（4）①洗滌Co₃O₄沉淀的操作為：沿玻璃棒向過濾器中加蒸餾水至浸沒沉淀，待水流出后，重復操作2-3次，故答案為：沿玻璃棒向過濾器中加蒸餾水至浸沒沉淀，待水流出后，重復操作2-3次；
②溶液中含有氯化銨，若洗滌不充分，Co₃O₄沉淀表面混有的雜質氯化銨不穩(wěn)定，受熱易分解生成氨氣和HCl而污染環(huán)境，
故答案為：焙燒時氯化銨分解生成氨氣和HCl；
③實驗室高溫燃燒時，用于盛放Co₃O₄固體的儀器名稱是坩堝，故答案為：坩堝．

點評：本題考查混合物的分離和提純，為高考高頻點，側重考查分析、推斷、儀器選取和運用、基本操作等知識點，綜合性較強，明確流程圖中發(fā)生的反應、基本操作是解本題關鍵，難點是判斷（3）中藥品滴加順序，為易錯點．