Question

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↓+2NH   + 4 Ni+2HCl=NiCl2+H2↑ Co2++2H2O?Co（OH）2+2H+ Ni2++6NH3?H2O=[Ni（NH3）6]2++6H2O
Fe（OH）2	9.6
Fe（OH）3	3.7

氯化鈷可用于化學(xué)反應(yīng)催化劑，油漆催干劑，干濕指示劑，啤酒泡沫穩(wěn)定劑，陶瓷著色劑，制造隱顯墨水等．用金屬鈷板（含少量Fe、Ni）制備氯化鈷的工藝流程如下：

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)．
（1）“除鎳”步驟中，NH₃?H₂O用量對(duì)反應(yīng)收率的影響，見下表：

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

從表中可知x=

10

時(shí)，除鎳效果最好．
（2）“除鎳”步驟必須控制在一定的時(shí)間內(nèi)完成，否則沉淀將有部分Co（OH）₃生成，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃

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

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（4）“除鐵”步驟中加入的純堿作用是

使得鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去

．
（5）在“調(diào)pH“步驟中，加鹽酸的作用是

防止Co²⁺水解

．
（6）已知25℃時(shí)，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，則該溫度下反應(yīng)Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺的平衡常數(shù)為

2.5×10^-5

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際來回答判斷；
（2）鈷離子易從正二價(jià)被氧氣氧化到正三價(jià)；
（3）雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)；
（4）加入純堿碳酸鈉可以和酸發(fā)生反應(yīng)，起到調(diào)節(jié)溶液的pH的作用；
（5）鈷離子是弱堿陽離子，能發(fā)生水解，顯示酸性；
（6）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式結(jié)合沉淀溶解溶度積規(guī)則進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)知道，當(dāng)pH等于10的時(shí)候，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）加入純堿碳酸鈉可以和酸發(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：使得鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去；
（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）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=4.0×10^-38，c（H⁺）=

10-14

c(OH-)

，反應(yīng)Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺的平衡常數(shù)K=

c(H+)3

c(Fe3+)

═

10-42

c(Fe3+)?c(OH-)3

=2.5×10^-5，故答案為：2.5×10^-5．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，能較好的考查學(xué)生分析和解決問題的能力，注意實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原理和步驟利用關(guān)系式計(jì)算，依據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合物質(zhì)間反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行物質(zhì)成分的推斷，是解答的關(guān)鍵，平時(shí)注意打好扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力培養(yǎng)，題目難度中等．