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Co3O4在磁性材料、电化学领域应用广泛,实验室中可以用CoCO3或CoC2O4煅烧后制得。利用钴渣【含Co(OH)3、Fe(OH)3等】制备钴氧化物的流程如图所示。

已知:Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15,Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CoC2O4)=6.3×10-8,CoCO3煅烧300℃~600℃生成Co3O4,1100℃以上生成Co2O3
(1)“溶解还原”过程中Co(OH)3发生反应的离子方程式为
2Co(OH)3+4H++
SO
2
-
3
═2Co2++
SO
2
-
4
+5H2O
2Co(OH)3+4H++
SO
2
-
3
═2Co2++
SO
2
-
4
+5H2O

(2)“沉钴”时,不能用Na2C2O4溶液代替(NH4)C2O4溶液,原因是
草酸钠碱性过强,容易产生氢氧化钴沉淀
草酸钠碱性过强,容易产生氢氧化钴沉淀

(3)检验CoC2O4固体是否洗净的实验操作是
取最后一次的洗涤液于试管,先加盐酸酸化,在滴加氯化钡溶液,若无白色沉淀产生,则说明洗涤完全,反之则未洗涤完全
取最后一次的洗涤液于试管,先加盐酸酸化,在滴加氯化钡溶液,若无白色沉淀产生,则说明洗涤完全,反之则未洗涤完全

(4)为测定草酸钴样品中草酸钴晶体(CoC2O4⋅2H2O)的质量分数进行如下实验:
①取草酸钴(CoC2O4⋅2H2O摩尔质量为183g⋅mol-1)样品3.050g,加入100.00mL0.1000mol/L酸性KMnO4溶液,加热(该条件下Co2+不被氧化)。
②充分反应后将溶液冷却至室温,加入250mL容量瓶中,定容。
③取25.00mL溶液,用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定,消耗FeSO4溶液18.00mL。
计算样品中草酸钴晶体(CoC2O4⋅2H2O)的质量分数:
CoC2O4•2H2O~C2
O
2
-
4
~2CO2~2e-、FeSO4~Fe2+~Fe3+~e-、KMnO4~Mn2+~5e-,根据电子守恒有:2n(CoC2O4•2H2O)+n(FeSO4)=5n(KMnO4),即2n(CoC2O4•2H2O)+0.1000mol/L×0.018L×
250
25
=0.1000mol/L×0.1L×5,解得n(CoC2O4•2H2O)=0.016mol,m(CoC2O4•2H2O)=0.016mol×183g/mol=2.928g,样品中草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)的质量分数为
2
.
928
3
.
050
×100%=96.00%
CoC2O4•2H2O~C2
O
2
-
4
~2CO2~2e-、FeSO4~Fe2+~Fe3+~e-、KMnO4~Mn2+~5e-,根据电子守恒有:2n(CoC2O4•2H2O)+n(FeSO4)=5n(KMnO4),即2n(CoC2O4•2H2O)+0.1000mol/L×0.018L×
250
25
=0.1000mol/L×0.1L×5,解得n(CoC2O4•2H2O)=0.016mol,m(CoC2O4•2H2O)=0.016mol×183g/mol=2.928g,样品中草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)的质量分数为
2
.
928
3
.
050
×100%=96.00%
。(写出计算过程)。
(5)以尿素为原料可获得CoCO3并制备Co3O4。已知:尿素水溶液在70℃以上能缓慢水解产生
CO
2
-
3
,在pH为1~3时水解速率对生成CoCO3沉淀较为适宜。设计以CoCl2溶液、尿素粉末、盐酸为原料,制备Co3O4的实验方案:取一定体积CoCl2溶液,
在CoCl2溶液中加入适量尿素,充分混合,放在70℃以上的水浴中使其充分反应,并滴加盐酸调节溶液pH为1~3,使CoCO3完全沉淀,过滤出沉淀,控制温度不高于600℃加热CoCO3制备得Co3O4
在CoCl2溶液中加入适量尿素,充分混合,放在70℃以上的水浴中使其充分反应,并滴加盐酸调节溶液pH为1~3,使CoCO3完全沉淀,过滤出沉淀,控制温度不高于600℃加热CoCO3制备得Co3O4

【答案】2Co(OH)3+4H++
SO
2
-
3
═2Co2++
SO
2
-
4
+5H2O;草酸钠碱性过强,容易产生氢氧化钴沉淀;取最后一次的洗涤液于试管,先加盐酸酸化,在滴加氯化钡溶液,若无白色沉淀产生,则说明洗涤完全,反之则未洗涤完全;CoC2O4•2H2O~C2
O
2
-
4
~2CO2~2e-、FeSO4~Fe2+~Fe3+~e-、KMnO4~Mn2+~5e-,根据电子守恒有:2n(CoC2O4•2H2O)+n(FeSO4)=5n(KMnO4),即2n(CoC2O4•2H2O)+0.1000mol/L×0.018L×
250
25
=0.1000mol/L×0.1L×5,解得n(CoC2O4•2H2O)=0.016mol,m(CoC2O4•2H2O)=0.016mol×183g/mol=2.928g,样品中草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)的质量分数为
2
.
928
3
.
050
×100%=96.00%;在CoCl2溶液中加入适量尿素,充分混合,放在70℃以上的水浴中使其充分反应,并滴加盐酸调节溶液pH为1~3,使CoCO3完全沉淀,过滤出沉淀,控制温度不高于600℃加热CoCO3制备得Co3O4
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:14引用:3难度:0.5
相似题
  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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