Question

3．工业上回收利用某合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）的工艺流程如下：

（1）金属M为Cu，操作1为过滤．
（2）加入H₂O₂的作用是（用离子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入氨水的作用是调节溶液的pH使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀．
（3）充分焙烧的化学方程式为4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂．
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表．操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是减少Li₂CO₃的溶解损失，90℃时K_sp（Li₂CO₃）的值为4.0×10^-3．

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol•L-1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑．

Answer 1

分析 合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）加入盐酸过滤得到金属M为不与盐酸反应的铜，浸出液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入氨水调节溶液PH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，通过操作Ⅰ过滤得到溶液A中加入草酸铵溶液沉淀钴离子过滤得到溶液B主要是锂离子的溶液，加入碳酸钠沉淀锂离子，过滤得到碳酸锂；结晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空气煅烧得到氧化钴；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亚铁离子为铁离子；加入氨水的作用是调节溶液PH使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙烧生成Co₂O₃、CO₂和水；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度随温度升高而降低，为减少Li₂CO₃的溶解损失，蒸发浓缩后必须趁热过滤，90℃时c（Li₂CO₃）的浓度为0.10mol/L，则c（Li⁺）=0.20mol/L，c（CO₃^2-）=0.10mol/L，则Ksp（Li₂CO₃）=0.20×0.20×0.10=4.0×10^-3；
（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，应为二氧化碳和氧气．

解答 解：合金废料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属）加入盐酸过滤得到金属M为不与盐酸反应的铜，浸出液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入氨水调节溶液PH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，通过操作Ⅰ过滤得到溶液A中加入草酸铵溶液沉淀钴离子过滤得到溶液B主要是锂离子的溶液，加入碳酸钠沉淀锂离子，过滤得到碳酸锂；结晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空气煅烧得到氧化钴，
（1）上述分析判断金属M为Cu，操作Ⅰ为过滤操作，故答案为：Cu；过滤；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；加入氨水的作用是调节溶液PH使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；调节溶液的pH使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙烧生成Co₂O₃、CO₂和水，反应的化学方程式为4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂，
故答案为：4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度随温度升高而降低，为减少Li₂CO₃的溶解损失，蒸发浓缩后必须趁热过滤，90℃时c（Li₂CO₃）的浓度为0.10mol/L，则c（Li⁺）=0.20mol/L，c（CO₃^2-）=0.10mol/L，则Ksp（Li₂CO₃）=0.20×0.20×0.10=4.0×10^-3，
故答案为：减少Li₂CO₃的溶解损失；4.0×10^-3；
（5）用惰性电极电解熔融Li₂CO₃制取锂，阳极生成两种气体，应为二氧化碳和氧气，电极方程式为2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑，故答案为：2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑．

点评 本题主要考查物质的分离提纯的综合应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力、计算能力的考查，综合性强，注意把握实验的流程和原理，难度较大．