Question

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。则浸出钴的化学反应方程式为（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，请从反应原理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)

（6）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。下图是粉红色的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______。

 

 

Answer 1

【答案】

（共14分）

（1）2Al+2OH^-+2H₂O = 2AlO- 2+3H₂↑

（2）4Co₂O₃·CoO + Na₂S₂O₃ + 11H₂SO₄ = 12CoSO₄ + Na₂SO₄ + 11H₂O

Co₂O₃·CoO可氧化盐酸产生Cl₂，污染环境。（合理即可）

（3）2Al³⁺+3CO2- 3+3H₂O = 2Al(OH)₃↓+3CO₂↑

（4）调整pH，提供CO2- 3，使Co²⁺沉淀为CoCO₃

（5）B  C  D （有错不得分，答对2个得1分，全对得2分）

（6）CoCl₂•2H₂O

【解析】

试题分析：

（1）铝和氢氧化钠溶液反应：2Al+2OH^-+2H₂O = 2AlO₂^-+3H₂↑

（2）①酸根应为硫酸根，根据溶液中离子可得方程式：4Co₂O₃·CoO + Na₂S₂O₃ + 11H₂SO₄ = 12CoSO₄ + Na₂SO₄ + 11H₂O；盐酸中氯具有一定还原性，Co₂O₃·CoO可氧化盐酸产生Cl₂，污染环境。

（3）发生双水解：2Al³⁺+3 CO2- 3+3H₂O = 2Al(OH)₃↓+3CO₂↑。

（4）调整pH，提供CO2- 3，使Co²⁺沉淀为CoCO₃

（5）CO2- 3会部分水解：CO2- 3+H₂OHCO₃^-+OH^–，HCO₃^-+H₂OH₂CO₃+OH^- A、 c(Na⁺) >2c(CO2- 3),错误；B 、c(Na⁺) > c(CO2- 3) > c(HCO₃^-)，正确；C 、c(OH^-) > c(HCO₃^-) > c(H⁺)，正确；D、质子守恒： c(OH^-) - c(H⁺) = c(HCO₃^-) + 2c(H₂CO₃)，正确。

（6）最终无水的m（CoCl₂）=65mg，M（CoCl₂）=130g/mol,所以n(CoCl₂)=0.5×10^-3mol，从A到无水氯化钴减少m(H₂O)=18mg, n(H₂O)=1×10^-3mol，可知N(CoCl₂)：N(H₂O)=1：2，为CoCl₂•2H₂O。

考点：本题以工业流程为载体考查元素及其化合物性质、方程式书写、电解质溶液、化学计算等相关知识。。