一种含铝.锂.钴的新型电子材料.生产中产生的废料数量可观.废料中的铝以金属铝箔的形式存在,钴以Co2O3•CoO的形式存在.吸附在铝箔的单面或双面,锂混杂于其中．从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下:(1)为了提高废料溶浸的效率.可以采取的措施有搅拌.适当提高温度.粉碎.适当提高溶液浓度等(2)过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al.反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co₂O₃•CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中．从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如下：

（1）为了提高废料溶浸的效率，可以采取的措施有搅拌、适当提高温度、粉碎、适当提高溶液浓度等（写一条即可）
（2）过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑．
（3）过程Ⅱ中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴．则浸出钴的化学反应方程式为（产物中只有一种酸根）4Co₂O₃•CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O．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，请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因Co₂O₃•CoO可氧化盐酸产生Cl₂，污染环境．
（4）过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al（OH）₃，请写出产生Al（OH）₃反应的离子方程式2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（5）碳酸钠溶液在过程Ⅲ和IV中所起作用有所不同，请写出在过程Ⅳ中起的作用是调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃．
（6）实验室模拟生产过程V中，必须使用的仪器，除酒精灯、三脚架外，还需泥三角、坩埚．

分析操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质，将铝从废料中分离出来，过滤后得到含Co₂O₃•CoO的钴渣，再用酸溶解过滤后得到含Co³⁺及Al³⁺、Li⁺的滤液，通过调整溶液的pH得到Al（OH）₃和LiF沉淀，再过滤得到含Co³⁺的滤液，再滴加Na₂CO₃溶液得到CoCO₃沉淀，经过滤、洗涤沉淀，最后将CoCO₃进行加热分解可得CoO粉末，
（1）升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解；
（2）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（3）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，盐酸具有还原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境；
（4）铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；
（5）碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃；
（6）过程V为加热固体，常用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚等．

解答解：操作Ⅰ利用了铝能溶解在氢氧化钠溶液的性质，将铝从废料中分离出来，过滤后得到含Co₂O₃•CoO的钴渣，再用酸溶解过滤后得到含Co³⁺及Al³⁺、Li⁺的滤液，通过调整溶液的pH得到Al（OH）₃和LiF沉淀，再过滤得到含Co³⁺的滤液，再滴加Na₂CO₃溶液得到CoCO₃沉淀，经过滤、洗涤沉淀，最后将CoCO₃进行加热分解可得CoO粉末，
（1）升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解，所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：适当升高温度，搅拌，研磨矿石，适当提高稀硫酸的浓度，故答案为：搅拌、适当提高温度、粉碎、适当提高溶液浓度等；
（2）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子反应方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，反应方程式为：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，所以加入Na₂S₂O₃的作用是还原Co³⁺，盐酸具有还原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境，所以不能盐酸，
故答案为：4Co₂O₃•CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O；Co₂O₃•CoO可氧化盐酸产生Cl₂，污染环境；
（4）铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（5）碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳；碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃，
故答案为：调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃；
（6）过程V为加热固体，常用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚等，故答案为：泥三角、坩埚．

点评本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程，考查了化合价判断、离子方程式书写、电极方程式书写、化学计算等知识，涉及的内容较多，综合性较强，充分考查了学生的综合能力，本题难度中等．

练习册系列答案

19．下列实验装置（固定装置略去）和操作正确的是（　　）

	A．	证明温度对平衡移动的影响		B．	吸收HCl尾气
	C．	制备氢氧化亚铁		D．	验证溴乙烷消去反应生成了乙烯

16．某课外兴趣小组探究利用废铜屑制取CuSO₄溶液，设计了以下几种实验方案：
方案一：以铜和浓硫酸反应制备硫酸铜溶液．方案二：将废铜屑在空气中灼烧后再投入稀硫酸．和方案一相比，方案二的优点是不产生污染空气的SO₂气体，制取等量的CuSO₄溶液，消耗的硫酸量少；
方案二的实验中，发现容器底部残留少量紫红色固体，再加入稀硫酸依然不溶解，该固体为Cu．

（1）方案三的实验流程如图1所示：溶解过程中有气体放出，该气体是O₂．随着反应的进行，生成气体速度加快，推测可能的原因反应产生的Cu²⁺对H₂O₂分解有催化作用．
（2）设计实验证明你的推测取H₂O₂溶液，向其中滴加CuSO₄溶液，观察产生气泡的速率是否加快．
（3）方案四的实验流程如图2所示：为了得到较纯净的硫酸铜溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比应为3：2．
（4）对方案四进行补充完善，设计一个既能防止污染，又能实现物料循环的实验方案（用流程图表示）．

3．常温下，下列各组离子在指定条件下可能大量共存的是（　　）

	A．	NH₄⁺、Na⁺、Br^-、SO₄^2-
	B．	Al³⁺、Cl^-、OH^-、HCO₃^-
	C．	pH=0的溶液中：ClO^-、SO₄^2-、Fe²⁺、K⁺
	D．	由水电离的c（OH^-）=10^-14mol•L^-1的溶液中：CH₃COO^-、SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺

13．某化学反应在所有温度下都能自发进行，下列对该反应的叙述正确的是（　　）

20．

铝、铁和铜是生产、生活中应用最广泛的金属材料．
（1）已知：2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Fe₂O₃（s）；△H=-823.7kJ•mol^-1
2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Al₂O₃（s）；△H=-1675.7kJ•mol^-1
写出铝热反应的热化学方程式2Al（s）+Fe₂O₃（s）═Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-852.0kJ•mol^-1．
（2）大功率Al-H₂O₂动力电池原理如图所示，电池放电时Al转化为[Al（OH）₄]^-．透过离子交换膜的离子为OH^-，该电池正极反应的离子方程式是H₂0₂+2e^-=2OH^-．
（3）已知粗铜含有少量的锌、铁、银、金等金属．某化学小组在实验室中以硫酸铜溶液为电解液，用电解法提纯粗铜．
①电解时粗铜与电源的正极相连，阴极上的电极反应式：Cu²⁺+2e=Cu．
②在电解过程中，硫酸铜溶液的浓度会变小（填：“变大”、“变小”或“不变”）．阳极泥的成分是银、金．

17．已知NH₃和Cl₂相遇，发生下列反应：①8NH₃+3Cl₂═N₂+6NH₄Cl （NH₃过量） ②2NH₃+3Cl₂═N₂+6HCl （Cl₂过量）今向过量的NH₃中通入少量的Cl₂．若开始时Cl₂、NH₃混和气体中Cl₂的体积分数为x，混合气体反应前后的体积分别是aL和yL．则：
（1）x 的取值范围是0＜x≤$\frac{3}{11}$；（2）y 与x 的函数关系是y=a-$\frac{10ax}{3}$．

18．

氧化铜（CuO）是一种黑色固体，可溶于稀硫酸中．某同学想知道是稀硫酸中的H₂O、H⁺和SO₄^2-中的哪种粒子能使氧化铜溶解．请你和他一起通过如图所示三个实验来完成这次探究活动．
（1）你提出的假设是可能是H⁺使CuO溶解；
（2）通过实验（Ⅰ）可以证明水不能溶解CuO；
（3）要证明另外两种粒子能否溶解氧化铜，还需要进行实验（Ⅱ）和（Ⅲ），在（Ⅲ）中应该加入Na₂SO₄溶液，实验中观察到的实验现象为不溶解；
（4）探究结果为稀硫酸中的H⁺使CuO溶解．

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