Question

废旧材料的回收利用有仅可以节约资源，产生新的经济效益，而且可以减少对环境的污染．下面是从一种含有A1、Li、Co的新型电子材料的废料中回收某种钴的氧化物的工艺流程（已知：废料中A1以金属锃箔的形式存在，钴以Co₂O₃?CoO的形式吸附于铝箔表面，Li混杂于其中．）：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶解废料中的铝，反应的化学反应方程式为

 

．
（2）过程Ⅱ酸化，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出钴（已知反应后的溶液中只有一种酸根离子），写出浸出钴的离子方程式

 

．
（3）过程Ⅲ加入Na₂CO₃溶液在沉淀铝时起到重要作用，写出其反应的离子方程式

 

．
（4）已知常温下，Na₂CO₃溶液水解平衡常数为：K_b1=1×10^-7；K_b2=1×10^-11，Co（OH）₂的溶度积为：Ksp 2×10^-15，CoCO₃的溶度积为：Ksp=1×10^-13，则向0.1
mol/L的Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L CoSO₄溶液，开始生成的沉淀为（写化学式）

 

．工艺流程中过程Ⅳ生成沉淀的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

分析：废料用碱液溶解，过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣；用硫酸溶解钴渣，发生反应：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有钴离子的溶液，然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子，得到较纯净的含有钴离子的溶液，再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀，最后灼烧碳酸钴得到氧化钴，
（1）铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）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：4Co₂O₃?CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，
（3）Na₂CO₃溶液水解呈碱性，可促进铝离子的水解生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体；
（4）向0.1摩尔/升的碳酸钠溶液中逐底加入0.1摩尔/升CoSO₄溶液，碳酸钠溶液呈碱性，但碱性较小，溶液中碳酸根离子浓度远远大于氢氧根离子浓度，开始生成的沉淀为CoCO₃．

解答： 解：废料用碱液溶解，过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣；用硫酸溶解钴渣，发生反应：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有钴离子的溶液，然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子，得到较纯净的含有钴离子的溶液，再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀，最后灼烧碳酸钴得到氧化钴，
（1）铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）由流程可知，Co₂O₃?CoO经酸化后加入Na₂S₂O₃溶液可生成Co²⁺和SO₄^2-，反应的离子方程式为4Co₂O₃?CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O，
故答案为：4Co₂O₃?CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；
（3）Na₂CO₃溶液水解呈碱性，可促进铝离子的水解生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，反应的离子方程式为2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）向0.1摩尔/升的碳酸钠溶液中逐底加入0.1摩尔/升CoSO₄溶液，碳酸钠溶液呈碱性，但碱性较小，溶液中CO₃^2-＞＞远远大于c（OH^-），溶液中钴离子浓度相等，所以Q（CoCO₃）≈0.1×0.1=0.01＞Ksp（CoCO₃）、Q[Co（OH）₂]＜Ksp[Co（OH）₂]，开始生成的沉淀为CoCO₃，
过程Ⅳ中碳酸根离子和钴离子反应生成碳酸钴沉淀，离子方程式为Co²⁺+CO₃^2-═CoCO₃↓，
故答案为：CoCO₃；Co²⁺+CO₃^2-═CoCO₃↓．

点评：本题考查物质的分离和提纯，涉及难溶物的溶解平衡、氧化还原反应等知识点，综合性较强，侧重考查分析、计算、推断能力，明确实验原理是解本题关键，知道流程图中发生的反应，会正确书写方程式，题目难度中等．