Question

【题目】钴(Co)及其化合物在工业上广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。某学习小组欲从某工业废料中回收钴，设计工艺流程如下：(废料中含有Al、Co2O3 和Fe2O3等物质)。

请回答：

（1）废料用NaOH溶液处理前通常先将废料粉碎，其目的是____________。

（2）过程Ⅱ用稀H2SO4和H2O2溶液与Co2O3反应而达到浸出钴的目的，请写出该反应的离子方程式___________。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，请分析不用盐酸浸出钴的主要原因______________。

（3）碳酸钠溶液在过程Ⅱ和Ⅲ中所起作用有所不同，请写出碳酸钠在过程Ⅱ中发生反应生成沉淀的离子方程式__________________________________。

（4） 若在实验室中完成过程Ⅳ，则沉淀物需在__________________（填仪器名称）中灼烧；写出在过程Ⅴ中发生反应的化学方程式__________________________________。

（5）将1.0×10-3 mol/LCoSO4与1.2×10-3mol/L的Na2CO3等体积混合，此时溶液中的Co2+的浓度为__________ mol/L。（已知：CoCO3的溶度积为：Ksp=1.0×10-13）

（6）CoO与盐酸反应可得粉红色的CoCl2溶液。CoCl2晶体因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。如图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体在烘箱中受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，物质A的化学式是____________________。

Answer 1

【答案】增大反应物接触面积，加快反应速率 Co2O3+H2O2+4H+=2Co2＋+ O2+3H2O Co2O3可氧化盐酸产生Cl2，污染环境 2Fe3++3+3H2O=2Fe (OH)3↓+3CO2↑ 坩埚 3CoO+2Al3Co+ A12O3 1.0×10-9 CoCl2·2H2O

【解析】

第一步中，Al和氢氧化钠溶液反应，其离子反应方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑，得到滤液和滤渣，因此采用操作步骤是过滤，滤液中AlO2－与二氧化碳反应得到氢氧化铝沉淀，之后灼烧并通过电解熔融氧化铝得到金属单质铝。滤渣中Co2O3作氧化剂与过氧化氢反应，化合价由＋3价→＋2价，之后调节PH得到Fe（OH）3。滤液中Co2＋不能转化成沉淀，根据pH的范围为3.2≤pH<7.15调节PH得到碳酸钴沉淀之后进行煅烧得到氧化钴，与金属单质铝发生铝热反应得到金属单质Co。根据此分析进行解答。

（1）废料进行矿石粉碎处理，可以增大接触面积，加快反应速率，

故答案：为增大反应物接触面积，加快反应速率

（2）Co2O3作氧化剂与过氧化氢反应，化合价由＋3价→＋2价，故反应的离子方程式为Co2O3+H2O2+4H+=2Co2＋+ O2+3H2O。HCl被氧化后，Cl由－1价→0价，反应离子反应方程式为Co2O3＋2Cl－＋6H＋=2Co2＋＋3H2O＋Cl2↑，会产生氯气污染环境，

故答案为：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2＋+ O2+3H2O Co2O3可氧化盐酸产生Cl2，污染环境

（3）在过程Ⅱ中Fe3＋与碳酸根发生双水解，转化成Fe（OH）3，但Co2＋不能转化成沉淀。碳酸钠在过程Ⅱ中发生反应生成沉淀的离子方程式为2Fe3++3+3H2O=2Fe (OH)3↓+3CO2↑，

故答案为：2Fe3++3+3H2O=2Fe (OH)3↓+3CO2↑

（4）过程Ⅳ是将Al(OH)3 灼烧生成Al2O3，需要在坩埚中进行，电解熔融氧化铝得到金属单质铝，过程Ⅴ中氧化钴与金属单质铝发生铝热反应得到金属单质Co，化学方程式为3CoO+2Al3Co+ A12O3，

故答案为：坩埚； 3CoO+2Al3Co+ A12O3

（5）Co2+与CO32-结合成CoCO3沉淀，此时碳酸根的浓度为（1.2×10-3-1.0×10-3）÷2=1×10-4，故Co2+的浓度=mol/L，

故答案为： 1.0×10-9

（6）由图可知n（CoCl2）=65×10-3÷130=5×10-4mol，物质A中含有的结晶水的物质的量为n（H2O）=（83-65）×10-3÷18=1×10-3mol，故n（CoCl2）∶n（H2O）=1:2，故物质A的化学式为CoCl2·2H2O，

故答案为：CoCl2·2H2O