Question

有關鈷、鎳和鐵化合物的性質見下表：

化學式	沉淀完全時的pH	鈷鎳性質
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

氯化鈷可用于化學反應催化劑，油漆催干劑，干濕指示劑，啤酒泡沫穩定劑，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：

鈷與鹽酸反應極慢，需加入催化劑硝酸才可能進行實際生產．
（1）“除鎳”步驟中，NH₃?H₂O用量對反應收率的影響，見下表：

加NH3?H2O調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，除鎳效果最好．
（2）“除鎳”步驟必須控制在一定的時間內完成，否則沉淀將有部分Co（OH）₃生成，試寫出反應的化學方程式

4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃

．
（3）“除鐵”步驟中加入雙氧水發生反應的離子方程式是

2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O

．
（4）“除鐵”步驟中加入的純堿作用是

使得鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀而除去

．
（5）在“調pH“步驟中，加鹽酸的作用是

防止Co²⁺水解

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

2.5×10^-5

．

Answer 1

分析：（1）根據表中的數據結合實際來回答判斷；
（2）鈷離子易從正二價被氧氣氧化到正三價；
（3）雙氧水具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價；
（4）加入純堿碳酸鈉可以和酸發生反應，起到調節溶液的pH的作用；
（5）鈷離子是弱堿陽離子，能發生水解，顯示酸性；
（6）根據化學平衡常數表達式結合沉淀溶解溶度積規則進行計算．

解答：解：（1）根據表中的數據知道，當pH等于10的時候，收率最高，鎳離子的含量最小，除鎳效果最好，故答案為：10；
（2）鈷離子易從正二價容易被氧氣氧化到正三價，發生的化學方程式為：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，發生的化學反應為：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生反應，在適當的環境下，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節溶液的pH的作用，故答案為：使得鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀而除去；
（5）鈷離子是弱堿陽離子，能發生水解，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Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺的平衡常數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．

點評：本題是一道實驗探究題，能較好的考查學生分析和解決問題的能力，注意實驗方案的設計原理和步驟利用關系式計算，依據已有的知識結合物質間反應的實驗現象進行物質成分的推斷，是解答的關鍵，平時注意打好扎實的基礎知識和靈活應用知識解決問題的能力培養，題目難度中等．