Question

【题目】含有Cu、Fe、Al、Co、Li、Si等成分的某合金废料回收利用的工艺流程如图所示。

已知：

①Fe、Co在周期表中属同周期、同族；常温下，pH=7.3时Li+或Co3+开始沉淀。

②有关物质的溶度积(Ksp)：

物质	Cu(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2
Ksp	4.0×10-21mol3·L-3	1.0×10-32mol4·L-4	1.0×10-38mol4·L-4	8.0×10-19mol3·L-3

回答下列问题

（1）Na2CO3溶液可作为合金废料的油污除剂，用离子方程式表示其原理__。

（2）“浸出渣”中的物质为__。

（3）①“浸出液”加入双氧水的作用是__（用离子方程式表示）。

②氨水的作用是调节溶液的pH，常温下，使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去（浓度小于1.0×10-5mol·L-1认为完全沉淀）。需调节溶液的pH范围为__。

（4）得到的CoC2O4·2H2O晶体在空气中充分焙烧可得Co2O3，化学方程式为__。

（5）已知Li2CO3微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度的关系如表所示。

温度/℃	10	30	60
浓度/(mol·L-1)	0.21	0.17	0.14

则操作X为蒸发浓缩、__，理由是__。

Answer 1

【答案】CO32-+H2OHCO3-+OH- Cu、Si 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.0＜pH＜7.3 4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2 趁热过滤 减少Li2CO3的溶解损失

【解析】

合金废料(含有Cu、Fe、Al、Co、Li、Si)加入碳酸钠溶液除去合金废料的油污，加入稀硫酸，浸出渣含有铜、硅，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、铝离子转化为氢氧化铝沉淀，通过过滤得到溶液1中加入草酸铵溶液沉淀钴离子，过滤得到溶液2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，以此解答该题。

(1)Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32-+H2OHCO3-+OH-，溶液显碱性，与油脂发生水解反应，能去除油污；；
(2)铜、硅与稀硫酸不反应，则浸出渣含有铜、硅；
(3)①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；
②使溶液中杂质离子刚好沉淀完全而全部除去(浓度小于1.0×10-5molL-1)，由于Ksp[Al(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，当铝离子沉淀完全时，铁离子已经沉淀完全，所以根据Ksp[Al(OH)3]=c3(OH-)c(Al3+)可知c(OH-)==1×10-9molL-1，所以此时溶液的pH值为5，同时要使Li+或Co3+不沉淀，则pH＜7.3，所以要调节溶液的pH值为5.0＜pH＜7.3，
故答案为：5.0＜pH＜7.3；
(4)CoC2O4晶体焙烧生成Co2O3、CO2和水，反应的化学方程式为4CoC2O42H2O+3O22Co2O3+8 H2O+8CO2；

(5)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，