Question

【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，Li2CO3微溶于水；

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）步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是______．

（2）写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式：______．

（3）步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过______；废渣中的主要成分除了LiF外，还有______．

（4）NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是______．

（5）在空气中加热5.49g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	4.41
290～320	2.41
890～920	2.25

①加热到210℃时，固体质量减轻的原因是______．

②经测定，加热到210～290℃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：____．

Answer 1

【答案】2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑Co2O3+6H++2Cl﹣=2Co2++Cl2↑+3H2O7.15Fe（OH）3降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀失去结晶水3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

根据铝的性质写出铝与氢氧化钠溶液反应方程式；由已知Co2O3与盐酸反应生成Cl2知发生的是氧化还原反应，依据得失电子守进行配平；依据表中数据分析判断知道加入碳酸钠是调节溶液PH的；根据LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水，加NaF将Li+生成LiF沉淀，降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀混入CoCO3。加热固体质量减轻的原因是失去结晶水。

步骤Ⅰ中铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；答案：2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑。

（2）Co2O3与盐酸反应生成Cl2，反应中钴元素化合价由+3价降低为+2价．氯元素化合价-1价变化为0价，依据得失电子守恒可知Co2O3的系数为1，Cl-的系数为2，结合原子个数守恒，反应的离子方程式：Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O；答案：Co2O3+6H++2Cl﹣=2Co2++Cl2↑+3H2O

（3）依据表中数据分析判断加入碳酸钠调节溶液使溶液PH增大，沉淀铁离子和锂离子，但不能沉淀钴离子，步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过7.15，故pH的取值范围是3.2≤pH＜7.15；根据信息知LiF难溶于水，废渣中的主要成分为LiF和Fe(OH)3，所以答案为7.15 Fe(OH)3。

（4）因为LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水。所以用NaF将Li+生成LiF沉淀，降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀混入CoCO3。
（5）①5.49 g 即0.03mol的CoC2O4·2H2O在150210℃时,质量减少=5.49-4.413=1.08g,即0.06mol的水，加热到210℃时，固体质量减轻的原因是失去结晶水。答案：失去了结晶水。

②加热到210～290℃过程中CoC2O4分解的生成物只有CO2和钴的氧化物，此过程发生反应的化学方程式为：3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。