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【题目】常温下,用含钴废料(主要成分为CoCO3,还含有少量NiCO3与铁屑)制备CoCl26H2O的工艺流程如图。

①已知除镍过程中溶液pH对钴的回收率及Ni2+含量的影响如图所示。

②部分金属阳离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:

金属阳离子

开始沉淀pH

完全沉淀pH

Fe3+

1.5

4.0

Fe2+

7.5

9.7

Co2+

6.6

9.4

Ni2+

7.7

9.5

回答下列问题:

(1)酸浸后溶液中的阳离子为:Co2+,Ni2+和__。

(2)除镍时,应调节溶液pH=__,此时Ni2+是否形成Ni(OH)2沉淀?___(是或否)。若pH过小,则产品纯度会___(升高,降低,或不变)。

(3)酸溶时,当调节pH=8时,溶液中n(Fe3+):n(Co2+)=__。

已知Ksp[Co(OH)2]=2.0×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。

(4)除铁时先向溶液中加入30%的H2O2发生的离子反应方程式是:__。充分反应后再向溶液中加入CoCO3,调节溶液pH范围为__,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,最后过滤得到CoCl2溶液。

(5)已知Ag++SCN-=AgSCN↓,为测定粗产品中CoCl26H2O的含量,称取11.9g粗产品配成100mL溶液,从中取出25mL先加入含0.03mol的AgNO3,(杂质不与其反应),再用0.5mol/L的KSCN溶液标定过量的AgNO3,该标定操作所用的指示剂为__(填化学式),若消耗20.00mL的KSCN溶液,则该粗产品中CoCl26H2O的质量分数为__。

【答案】Fe2+、H+ 10 否 降低 2.0×10-16:1(或2.0×10-16) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 4.0≤pH<6.6 Fe(NO3)3 80%

【解析】

含钴废料(主要成分为CoCO3,还含有少量NiCO3与铁屑)加稀盐酸酸浸,得到含Co2+、Ni2+、Fe2+的溶液,加氨水调节pH将Co2+、Fe2+沉淀,过滤,向沉淀中加入盐酸酸浸得到含Co2+、Fe2+溶液,向溶液中滴加适量30%H2O2,氧化Fe2+得到Fe3+,向溶液中加入CoCO3,调节溶液pH为4.0≤pH<6.6,使Fe3+沉淀完全,过滤得CoCl2溶液,减压蒸干溶液,结晶干燥得CoCl26H2O。

(1)碳酸钴和碳酸镍与盐酸反应生成相应的氯化物溶于水,酸浸后,铁屑与酸反应生成Fe2+和H2,同时剩余溶液中还有过量的盐酸,则溶液中的阳离子除有Co2+、Ni2+以外,还有Fe2+、H+;

(2)据图可知除镍过程中产品中钴的回收率随着溶液pH的增大而降低,产品中镍元素的含量在pH=10以后几乎不变,pH=10时,Co的回收率高且Ni的含量低,所以应调节pH为10;除镍时,Co元素在滤渣中Ni元素在滤液中,未形成沉淀;若pH过小,除镍不完全,溶液中镍元素的含量增大,则产品的纯度会降低;

(3)常温下,酸溶时,当调节溶液的pH为8时,溶液中c(OH)=mol/L=1×10-6mol/L,因Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)×c2(OH)=2.0×10-16,所以c(Co2+)===2.0×10-4,同理可知c(Fe3+)===4.0×10-20,溶液的体积一定,则溶液中的n(Fe3+):n(Co2+)=c(Fe3+):c(Co2+)==2.0×10-16:1=2.0×10-16,

(4)除铁时,先向溶液中滴加适量30%H2O2溶液,将Fe2+氧化为Fe3+,其离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;充分反应后再向溶液中加入CoCO3,调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,所需pH≥4.1,又要保证溶液中的Co2+不沉淀,则pH<6.6,故适宜的pH范围为:4.0≤pH<6.6;

(5)为防止银离子与其他阴离子发生反应,在操作过程中可选用Fe(NO3)3(因氯离子和硫酸根和银离子生成沉淀,不能用氯化铁或硫酸铁)作为指示剂;

Ag++SCN-==AgSCN↓,则KSCN消耗的Ag+的物质的量n(Ag+)=n(SCN-)=0.5mol/L×20×10-3L=0.01mol,加入的AgNO3的物质的量为0.03mol,说明与CoCl2·6H2O反应的AgNO3的物质的量为0.03mol-0.01mol=0.02mol,根据关系式Ag+ClCoCl2·6H2O可知,25mL溶样品中CoCl2·6H2O的物质的量为×0.02mol=0.01mol,100mL溶液中的CoCl2·6H2O的质量为×0.01mol×238g/mol=9.52g,则该粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数为×100%=80%。

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物质

CaCO3

MgCO3

Ca(OH)2

Mg(OH)2

Fe(OH)3

Ksp

4.96×10-9

6.82×10-6

4.68×10-6

5.60×10-12

2.80×10-39

A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好

B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好

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回答下列问题:

(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是___(填序号)。

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B.不能发生硝化反应

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(2)写出A→B反应所需的试剂___。

(3)写出B→C的化学方程式___。

(4)写出化合物F的结构简式____。

(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式___(写出1种)。

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注:合成路线的书写格式参照如下示例流程图:

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t/min

0

21

50

80

100

120

160

220

c/(mol·L-1)

0

0.024

0.050

0.071

0.081

0.090

0.104

0.116

0.132

回答下列问题:

(2)该反应在50~80min内的平均反应速率为__mol·L1·min1。

(3)120min时A的转化率为__。

(4)298K时,该反应的平衡常数K=__,升温时平衡常数__(填“增大”、“减小”、或“不变”)。

(5)为提高A的平衡转化率,除适当控制反应温度外,还可采取的措施是__。

(6)下列叙述可说明可逆反应已达平衡的是__。

A.c(A)=c(B)

B.A和B反应速率相等

C.A和B的物质的量比值保持恒定

D.溶液的总质量保持恒定

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