题目内容
【题目】钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用.为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如下(废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质).
已知:①物质溶解性:LiF难溶于水,CoCO3难溶于水;
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表.
Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al3+ | |
pH(开始沉淀) | 1.9 | 7.15 | ﹣0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
请回答:
(1)Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是 。
(2)Ⅰ中得到钴渣的实验操作是 (填操作名称)。
(3)写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式: .
(4)步骤Ⅲ中调节溶液的pH时, pH的范围是 。
(5)废渣中的主要成分有 .
(6)在空气中加热10.98g草酸钴晶体(CoC2O42H2O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如表.
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 8.82 |
290~320 | 4.82 |
890~920 | 4.5 |
②加热到210℃时,固体物质的化学式为: .
③经测定,加热到210~310℃过程中的生成物只有CO2和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为: ..
【答案】(1)2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑;(2)过滤;
(3)Co2O3+6H++2Cl﹣=2Co2++Cl2↑+3H2O;
(4)3.2≤PH<7.15,(5)Fe(OH)3,LiF;
(6)①CoC2O4;②3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。
【解析】试题分析:(1)Al和氢氧化钠溶液反应,其离子反应方程式为:2Al+2OH-+2G2O=2AlO2-+3H2↑;(2)得到滤液和滤渣,因此采用操作步骤是过滤;(3)Co2O3作氧化剂,化合价由+3价→+2价,化合价共降低2价,HCl中Cl由-1价→0价,化合价升高1价,最小公倍数为2,因此离子反应方程式为Co2O3+2Cl-+6H+=2Co2++3H2O+Cl2↑;(4)溶液中含有杂质离子是Li+和Fe3+,根据流程图,Fe3+转化成Fe(OH)3,但Co2+不能转化成沉淀,即pH的范围为3.2≤pH<7.15;(5)根据信息LiF难溶于水,因此得到废渣是Fe(OH)3和LiF;(6)①CoC2O4·2H2O失去全部结晶水的质量为:10.98×147/183g=8.82g,即加热到210℃时,固体物质是CoC2O4;②根据元素守恒,n(CO2)=8.82×2/147mol=0.12mol,质量为0.12×44g=5.28g,固体量减少(8.82-4.82)g=4g,说明有气体参加反应,即氧气参加,氧气的质量为(5.28-4)g=1.28g,其物质的量为1.28/32mol=0.04mol,n(COC2O4):n(O2)=n(CO2)=8.82/147:0.04:0.12=0.06:0.08:0.12=3:2:6,依据原子守恒,3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。
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