Question

【题目】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。(已知Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性)。从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下：

(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__________。

(2)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出含钴物质的反应化学方程式为(产物中只有一种酸根)__________________________________。在实验室模拟工业生产时，也可用盐酸浸出钴，但实际工业生产中不用盐酸，请分析不用盐酸浸出钴的主要原因：___________________________________________________________。

(3)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：__________________________________。

(4)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_____。

(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是________(填标号)。

A．c(Na＋)＝2c(CO) B．c(Na＋)>c(CO)>c(HCO)

C．c(OH－)>c(HCO)>c(H＋) D．c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO)＋2c(H2CO3)

Answer 1

【答案】2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑4Co2O3·CoO＋Na2S2O3＋11H2SO4===12CoSO4＋Na2SO4＋11H2OCo2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境2Al3＋＋3CO32－＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑调节pH，提供CO32－，使Co2＋沉淀为CoCO3BCD

【解析】

废料用碱液溶解，过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣；用硫酸溶解钴渣，发生反应：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O，得到含有钴离子的溶液，然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子，得到较纯净的含有钴离子的溶液，再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀，最后灼烧碳酸钴得到氧化钴。

(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)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O，反应方程式为：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；盐酸具有还原性，能被Co2O3CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境，所以不能盐酸，故答案为：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；Co2O3CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境；

(3)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++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；故答案为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；

(4)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CO32-，使Co2+沉淀为CoCO3；故答案为：调整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀为CoCO3；

(5)A．由物料守恒可知c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3)，故A错误；B．碳酸根离子发生水解，且以第一步水解为主，所以溶液中离子浓度：c(Na+)＞c(CO32-)＞c(HCO3-)，故B正确；C．碳酸根离子发生水解，水解呈碱性，且存在两步水解，则溶液中离子浓度：c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)，故C正确；D．Na2CO3溶液中质子守恒：c(OH-)-c(H+)═c(HCO3-)+2c(H2CO3)，故D正确；故答案为：BCD。