Question

2．CoO是制备电子陶瓷所需的重要原料，利用含Co₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃的废料制备CoO的工艺流程如图：

（1）Co₃O₄可以和热硫酸反应，则废渣中的Co₃O₄在溶解还原过程中发生反应的离子方程式为2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O，可用盐酸代替H₂SO₄溶液，但缺点是盐酸中Cl^-有还原性，与Co₃O₄反应产生Cl₂，污染环境．
（2）向浸液中加入氨水调节溶液的pH为6，该实验操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去，操作1所需的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、漏斗．
（3）沉钴后，CoC₂O₄要用冷水进行洗涤，用冷水洗涤的优点是降低CoC₂O₄的溶解度，减少CoC₂O₄的损失．
（4）隔绝空气加热CoC₂O₄生成CoO和碳的氧化物，对应的化学方程式为CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑．
（5）CoC₂O₄在空气中加热时会生成另外一种钴的氧化物，若4.41g CoC₂O₄在空气中完全分解后生成的固体质量为2.41g，则该钴的氧化物的化学式为Co₃O₄．

Answer 1

分析 利用含Co₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃的废料，向废料中加入热硫酸，发生反应2Co₃O₄+6H₂SO₄=6CoSO₄+O₂↑+6H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O，得到含有Co的溶液，向溶液中加入氨水调节溶液的pH，得到可溶性的CoSO₄和Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，过滤得到滤渣Fe（OH）₃和Al（OH）₃，滤液中含有CoSO₄，向滤液中再加入（NH₄）₂C₂O₄溶液，得到CoC₂O₄沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到草酸钴晶体，煅烧草酸钴晶体得到CoO，结合题目分析解答；
（1）Co₃O₄可以和热硫酸反应生成CoSO₄，用盐酸代替H₂SO₄溶液容易产生CI₂；
（2）向浸液中加入氨水调节溶液的pH为6，该实验操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀；操作1是过滤；
（3）温度低，CoC₂O₄的溶解度减小；
（4）依据原子守恒配平书写反应的化学方程式，据此书写化学方程式；
（5）根据质量守恒计算出氧元素的物质的量，据此求解化学式．

解答 解：（1）Co₃O₄与硫酸根反应生成硫酸钴，反应的离子方程式为2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O；盐酸中Cl^-有还原性，与Co₃O₄反应产生Cl₂，污染环境，
故答案为：2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O；盐酸中Cl^-有还原性，与Co₃O₄反应产生Cl₂，污染环境；
（2）向浸液中加入氨水调节溶液的pH为6，该实验操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去；操作1是过滤，所需的玻璃仪器有；玻璃棒、烧杯、漏斗，
故答案为：使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去；玻璃棒、烧杯、漏斗；
（3）温度低，CoC₂O₄的溶解度减小，用冷水进行洗涤可减少CoC₂O₄的损失，
故答案为：降低CoC₂O₄的溶解度，减少CoC₂O₄的损失；
（4）依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑，
故答案为：CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑；
（5）煅烧4.41g （0.03mol）CoC₂O₄生成钴氧化物，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，含钴元素的物质的量为0.03mol，质量为0.03mol×59g/mol=1.77g，氧元素的质量为2.41g-1.77g=0.64g，其物质的量为0.04mol，据此可知化学式为Co₃O₄，
故答案为：Co₃O₄．

点评 本题考查了物质分离和提纯的方法，实验过程和物质性质的判断，离子方程式、化学方程式书写方法，化学式的计算分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．