Question

5．一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃•CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中．
从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如图1：

（1）过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al（OH）₃，碳酸钠溶液在产生Al（OH）₃时起重要作用，请写出该反应的离子方程式2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）碳酸钠溶液在过程Ⅲ和IV中所起作用有所不同，请写出在过程Ⅳ中起的作用是调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃．
（4）在Na₂CO₃溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是BCD（填序号）．
     A c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）
     B c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
     C c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
     D c（OH^-）-c（H⁺）═c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
（5）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl₂溶液．CoCl₂含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl₂吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水．如图2是粉红色的CoCl₂•6H₂O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是CoCl₂•2H₂O．

Answer 1

分析 本题是从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程，操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质，将铝从废料中分离出来，过滤后得到含Co₂O₃•CoO的钴渣，再用酸溶解过滤后得到含Co³⁺及Al³⁺、Li⁺的滤液，通过调整溶液的pH得到Al（OH）₃和LiF沉淀，再过滤得到含Co³⁺的滤液，再滴加Na₂CO₃溶液得到CoCO₃沉淀，经过滤、洗涤沉淀，最后将CoCO₃进行加热分解可得CoO粉末；
（1）铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，注意该反应中水也是反应物；
（2）根据铝离子水解显酸性，碳酸根离子水解显碱性，二者在同溶液里会发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；
（3）碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃；
（4）A．根据电荷书恒判断；
B．根据碳酸根离子发生水解以及水的电离判断出离子浓度的大小；
C．根据碳酸根离子发生水解以及水的电离判断出离子浓度的大小；
D．根据质子守恒判断；
（5）根据关系式CoCl₂•6H₂O～CoCl₂求出CoCl₂•6H₂O的质量，然后再根据差量法求出A物质的化学式．

解答 解：（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子反应方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，故答案为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（3）碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃，故答案为：调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃；
（4）A．Na₂CO₃溶液中电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故A错误；
B．碳酸根离子发生水解以及水的电离，所以溶液中离子浓度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B正确；
C．碳酸根离子发生水解以及水的电离，所以溶液中离子浓度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故C正确；
D．Na₂CO₃溶液中质子守恒：c（H⁺）═c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正确；
故选：BCD；
（5）CoCl₂•6H₂O～CoCl₂
238             130    
m             65mg
  $\frac{238}{m}=\frac{130}{65mg}$，解得：m=119mg
 A物质的化学式为CoCl₂•nH₂O，则有：
   CoCl₂•6H₂O～CoCl₂•nH₂O△m
    238                 18（6-n）
   119mg               119mg-83mg
$\frac{238}{119mg}=\frac{18（6-n）}{119mg-83mg}$，解得：n=2，
所以A物质的化学式为：CoCl₂•2H₂O，故答案为：CoCl₂•2H₂O．

点评 本题考查了金属及其化合物的性质，考查氧化还原反应、离子反应、关系式计算等，难度中等，关键根据实验流程利用氧化还原反应判断发生的离子反应，是对学生综合能力的考查．是一道不错的能力考查题．