用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如下：注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产．有关钴、镍和铁化合物的性质见下表：化学式沉淀完全

Question

用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如下：

注：钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产．
有关钴、镍和铁化合物的性质见下表：

化学式	沉淀完全时的pH	钴镍性质
Co（OH）2	9.4	Co+2HCl=CoCl2+H2↑            Co2++2NH3•H2O=Co（OH）2↓+2NH4+     Co2++2H2O⇌Co（OH）2+2H+ Ni+2HCl=NiCl2+H2↑             Ni2++6NH3•H2O=[Ni（NH3）6]2++6H2O
Fe（OH）2	9.6
Fe（OH）3	3.7

（1）“除镍”步骤中，NH₃•H₂O用量对反应收率的影响见下表：从表中可知x=______．时，除镍效果最好．

加NH3•H2O调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

（2）“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分Co（OH）₂转化为Co（OH）₃，此反应的化学方程式为______．
（3）“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是______．
（4）“除铁”步骤中加入的纯碱作用是______．
（5）在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是______．
（6）已知25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，则该温度下反应Fe³⁺+3H₂O⇌Fe（OH）₃+3H⁺的平衡常数为______．

Answer 1

用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程为：钴板在稀硝酸作催化剂条件下反应生成氯化镍、氯化钴和氯化铁、氯化亚铁等，调节溶液的pH除去镍，然后加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，然后加入纯碱将铁离子转化成氢氧化铁除去，最后经过一系列操作得到氯化钴晶体，
（1）根据表中的数据知道，当pH等于10的时，收率最高，镍离子的含量最小，除镍效果最好，故答案为：10；
（2）钴离子易从正二价容易被氧气氧化到正三价，发生的化学方程式为：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃，故答案为：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃；
（3）双氧水具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价，发生的化学反应为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）加入纯碱碳酸钠可以和酸发生反应，在适当的环境下，可以让铁离子形成沉淀而除去，所以加入的纯碱作用是起到调节溶液的pH的作用，故答案为：使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而除去（或2Fe³⁺+3CO₃^2-+6H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑）；
（5）钴离子是弱碱阳离子，能发生水解，显示酸性，加入盐酸可以防止Co²⁺水解，故答案为：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−))，
反应Fe³⁺+3H₂O⇌Fe（OH）₃+3H⁺的平衡常数K=(c(H+)3)/(c(Fe3+))=(10−42)/(c(Fe3+)•c(OH−)3)=2.5×10^-5，
故答案为：2.5×10^-5．