Question

【题目】某工业废料中主要含有Al2O3、Co2O3CoO、少量Fe3O4等金属氧化物（Co2O3CoO不与强碱反应）．实验室科技人员欲将之分离并制备相关物质，设计流程如下：

（1）过程Ⅰ中的操作名称是__，写出过程Ⅰ发生反应的化学方程式____________．

（2）溶液a中含有金属离子有 _________________．

（3）溶液a中逸出的黄绿色气体是氯气，下列说法不正确的是_________．

①氯气是有漂白性的酸性气体

②液氯和氯水均为液体，且都含有氯分子

③将氯气通入碱液时，氯气既是氧化剂，又是还原剂

④次氯酸见光易分解，说明次氯酸是弱酸

⑤向氯水中滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成，说明氯水中含Cl－

（4）写出过程Ⅱ发生反应的离子方程式：_______________________________．

高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

则充电时阳极反应式为___________________________________．

（5）Co可以形成CoC2O42H2O（M为183g/mol），5.49g该晶体在空气中加热，在不同温度下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

经测定，210℃～290℃过程中，产生的气体只有CO2，则此过程发生的化学反应方程式为：______________________________________．

Answer 1

【答案】 过滤 Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O Co2+、Fe3+ ①、④ 2Fe（OH）3+3ClO﹣+4OH﹣═2FeO42﹣+5H2O+3Cl﹣ Fe（OH）3﹣3e﹣+5OH﹣═FeO42﹣+4H2O 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】试题分析：本题以含有Al2O3、Co2O3CoO、少量Fe3O4等金属氧化物的工业废料为原料进行物质的分离和制备为载体，考查工业流程的分析、Cl2的性质、二次电池电极反应式的书写、热重分析的计算。废料样品中加入足量的NaOH溶液，其中Al2O3发生反应而溶解，Co2O3CoO、Fe3O4不溶，过程I为过滤操作，得到的滤渣中主要含Co2O3CoO、Fe3O4；滤渣中加入足量HCl，由流程知，Co2O3CoO与HCl反应生成CoCl2和Cl2（黄绿色气体），反应的方程式为Co2O3CoO+8HCl=3CoCl2+Cl2↑+4H2O，通过此反应说明Co2O3CoO具有强氧化性（氧化性比Cl2强），在此过程中Fe3O4也发生反应转化成FeCl3，溶液a中的溶质为CoCl2、FeCl3和HCl；将溶液a的pH调至3.7~8产生红褐色沉淀，FeCl3转化成Fe（OH）3沉淀而分离出来，此时得到的滤液的主要成分为CoCl2；过程II用Fe（OH）3与KClO、KOH反应制备K2FeO4，此反应中Fe（OH）3被氧化成FeO42-，ClO-被还原成Cl-，反应的化学方程式为3KClO+2Fe（OH）3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O；滤液中加入Na2CO3产生CoCO3沉淀，CoCO3在高温下分解产生CoO。

（1）过程I的操作是过滤。过程I中Al2O3与NaOH反应的方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O。

（2）根据上述分析，溶液a中的金属离子有Co2+、Fe3+。

（3）①Cl2没有漂白性，错误；②液氯为纯净物，只有氯气分子，氯水为混合物，其中含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、少量OH-，正确；③将氯气通入碱液时，发生反应：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，氯气既是氧化剂又是还原剂，正确；④次氯酸见光易分解，说明次氯酸具有不稳定性，不是弱酸性，错误；⑤向氯水中滴硝酸银溶液，有白色沉淀生成，说明氯水中含Cl－，正确；答案选①、④。

（4）过程II反应的化学方程式为3KClO+2Fe（OH）3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O，离子方程式为2Fe（OH）3+3ClO﹣+4OH﹣═2FeO42﹣+5H2O+3Cl﹣。充电时的反应方程式为3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH =3Zn+2K2FeO4+8H2O，充电时阳极发生失电子的氧化反应，则充电时阳极反应式为Fe（OH）3﹣3e﹣+5OH﹣═FeO42﹣+4H2O。

（5）n（CoC2O42H2O）=5.49g183g/mol=0.03mol，其中含有结晶水的质量为0.06mol18g/mol=1.08g；210℃时固体的质量为4.41g，固体质量减少5.49g-4.41g=1.08g，则210℃时固体为CoC2O4；210℃～290℃过程中产生的气体只有CO2，则290℃固体为Co的氧化物，290℃时固体的质量为2.41g，根据Co守恒，其中n（Co）=0.03mol，m（Co）=0.03mol59g/mol=1.77g，n（O）==0.04mol，n（Co）：n（O）=3:4，则290℃时固体为Co3O4，210℃～290℃反应过程中Co的化合价升高，所以有O2参与反应，则210℃～290℃过程中反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。