题目内容
废旧硬质合金刀具中含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及少量杂质铁，利用电解法回收WC和制备CoxOy，的工艺流程简图如下：
已知：
（l）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是 ．
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是 ．
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，选用的加料方式是 （填代号），原因是 ．
a．将滤液与NH4HCO3溶液同时加入到反应容器中
b．将滤液缓慢加入到盛有NH4HCO3溶液的反应容器中
c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中
写出生成CoCO3的离子方程式 ．
（4）实验中获得的若洗涤不充分，在焙烧时会产生污染性气体，该污染性气体的成分为 （填化学式）．
（5）实验室用下列装置制取CoxOy，并测定其化学式
①装置A制得的中含有少量Cl2，则装置B中所盛放的试剂为 （填代号）．
a．NaHCO3溶液 b．NaOH溶液 c．KMnO4溶液 d．饱和NaCl溶液
②在CoCO3完全转化为CoxOy后，若称得E管增重4.40g，D管内残留物质的质量是8.30g，则生成物CoxOy的化学式为 ．
③若缺少装置F，则导致
的值 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
已知：
| 金属离子 | 开始沉演的pH | 沉淀完全的pH |
| Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
| Fe2+ | 5.8 | 9.6 |
| Co2+ | 5.8 | 9.4 |
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，选用的加料方式是
a．将滤液与NH4HCO3溶液同时加入到反应容器中
b．将滤液缓慢加入到盛有NH4HCO3溶液的反应容器中
c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中
写出生成CoCO3的离子方程式
（4）实验中获得的若洗涤不充分，在焙烧时会产生污染性气体，该污染性气体的成分为
（5）实验室用下列装置制取CoxOy，并测定其化学式
①装置A制得的中含有少量Cl2，则装置B中所盛放的试剂为
a．NaHCO3溶液 b．NaOH溶液 c．KMnO4溶液 d．饱和NaCl溶液
②在CoCO3完全转化为CoxOy后，若称得E管增重4.40g，D管内残留物质的质量是8.30g，则生成物CoxOy的化学式为
③若缺少装置F，则导致
| x |
| y |
考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：由题给工艺流程知，以盐酸为电解质溶液，以废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，进行电解，生成WC，溶液中含有亚铁离子和Co2+，加入双氧水，将亚铁离子氧化为铁离子，通入氨气，调节pH在3.2到5.8之间，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，滤液中含有Co2+，加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钴，焙烧生成CoxOy；
（l）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液；
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8；
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中生成CoCO3离子；
（4）实验中获得的若洗涤不充分会含有氯化铵杂质，在焙烧时氯化铵分解会产生污染性气体HCl和NH3；
（5）①装置A中制得的O2中含有少量的Cl2，B装置中所盛放的物质用于吸收Cl2；
a、饱和NaHCO3溶液可以吸收氯气，但生成二氧化碳，影响二氧化碳质量的测定；
b、NaOH溶液可以吸收氯气，氧气的量不变；
c．KMnO4溶液不能吸收氯气；
d．饱和NaCl溶液不能吸收氯气；
②由题给装置图可知，实验通过测定装置E中的增重，确定生成的二氧化碳的质量，再利用n（C）=n（Co）可知CoxOy中Co的物质的量，进而计算Co的质量，装置D管内残留物质是CoxOy，计算出氧元素质量，再计算氧原子的物质的量，根据原子物质的量之比确定化学式；
③缺少F装置，装置E中碱石灰可以吸收空气中水蒸气、二氧化碳，造成二氧化碳质量偏大，进而Co的质量偏大，x：y的值偏大；
（l）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液；
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8；
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中生成CoCO3离子；
（4）实验中获得的若洗涤不充分会含有氯化铵杂质，在焙烧时氯化铵分解会产生污染性气体HCl和NH3；
（5）①装置A中制得的O2中含有少量的Cl2，B装置中所盛放的物质用于吸收Cl2；
a、饱和NaHCO3溶液可以吸收氯气，但生成二氧化碳，影响二氧化碳质量的测定；
b、NaOH溶液可以吸收氯气，氧气的量不变；
c．KMnO4溶液不能吸收氯气；
d．饱和NaCl溶液不能吸收氯气；
②由题给装置图可知，实验通过测定装置E中的增重，确定生成的二氧化碳的质量，再利用n（C）=n（Co）可知CoxOy中Co的物质的量，进而计算Co的质量，装置D管内残留物质是CoxOy，计算出氧元素质量，再计算氧原子的物质的量，根据原子物质的量之比确定化学式；
③缺少F装置，装置E中碱石灰可以吸收空气中水蒸气、二氧化碳，造成二氧化碳质量偏大，进而Co的质量偏大，x：y的值偏大；
解答：
解：由题给工艺流程知，以盐酸为电解质溶液，以废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，进行电解，生成WC，溶液中含有亚铁离子和Co2+，加入双氧水，将亚铁离子氧化为铁离子，通入氨气，调节pH在3.2到5.8之间，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，滤液中含有Co2+，加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钴，焙烧生成CoxOy；
（l）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液；
故答案为：做电解质溶液；
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8；
故答案为：3.2≤pH＜5.8；
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中．生成CoCO3的离子方程式为：Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O；
故答案为：c，防止生成Co（OH）2沉淀，Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O；
（4）分析可知实验中获得的若洗涤不充分会含有氯化铵杂质，在焙烧时氯化铵分解会产生污染性气体HCl和NH3；
故答案为：HCl和NH3；
（5）由题给装置图可知，实验通过测定装置E中的增重，确定生成的二氧化碳的质量，再利用n（C）=n（Co）可知CoxOy中Co的物质的量，进而计算Co的质量，装置D管内残留物质是CoxOy，计算出氧元素质量，再计算氧原子的物质的量，根据原子物质的量之比确定化学式；
①装置A中制得的O2中含有少量的Cl2，B装置中所盛放的物质用于吸收Cl2；
a、饱和NaHCO3溶液可以吸收氯气，但生成二氧化碳，影响二氧化碳质量的测定，故a错误；
b、NaOH溶液可以吸收氯气，氧气的量不变，故b正确；
c．KMnO4溶液不能吸收氯气，故c错误；
d．饱和NaCl溶液不能吸收氯气，故d错误；
故答案为：b；
②E管增重4.40g是二氧化碳的质量，物质的量为0.1mol，根据化学式CoCO3可知，n（Co）=n（C）=0.1mol，Co的质量为0.1mol×59g/mol=5.9g，D管内残留物质的质量8.30g是CoxOy的质量，CoxOy中氧元素质量为8.3g-5.9g=2.4g，氧原子的物质的量n（O）=0.15mol，n（Co）：n（O）=0.1mol：0.15mol=2：3，该钴的氧化物的化学式为Co2O3；
故答案为：Co2O3；
③缺少F装置，装置E中碱石灰可以吸收空气中水蒸气、二氧化碳，造成二氧化碳质量偏大，进而Co的质量偏大，x：y的值偏大；
故答案为：偏大．
（l）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液；
故答案为：做电解质溶液；
（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素．由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8；
故答案为：3.2≤pH＜5.8；
（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中．生成CoCO3的离子方程式为：Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O；
故答案为：c，防止生成Co（OH）2沉淀，Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O；
（4）分析可知实验中获得的若洗涤不充分会含有氯化铵杂质，在焙烧时氯化铵分解会产生污染性气体HCl和NH3；
故答案为：HCl和NH3；
（5）由题给装置图可知，实验通过测定装置E中的增重，确定生成的二氧化碳的质量，再利用n（C）=n（Co）可知CoxOy中Co的物质的量，进而计算Co的质量，装置D管内残留物质是CoxOy，计算出氧元素质量，再计算氧原子的物质的量，根据原子物质的量之比确定化学式；
①装置A中制得的O2中含有少量的Cl2，B装置中所盛放的物质用于吸收Cl2；
a、饱和NaHCO3溶液可以吸收氯气，但生成二氧化碳，影响二氧化碳质量的测定，故a错误；
b、NaOH溶液可以吸收氯气，氧气的量不变，故b正确；
c．KMnO4溶液不能吸收氯气，故c错误；
d．饱和NaCl溶液不能吸收氯气，故d错误；
故答案为：b；
②E管增重4.40g是二氧化碳的质量，物质的量为0.1mol，根据化学式CoCO3可知，n（Co）=n（C）=0.1mol，Co的质量为0.1mol×59g/mol=5.9g，D管内残留物质的质量8.30g是CoxOy的质量，CoxOy中氧元素质量为8.3g-5.9g=2.4g，氧原子的物质的量n（O）=0.15mol，n（Co）：n（O）=0.1mol：0.15mol=2：3，该钴的氧化物的化学式为Co2O3；
故答案为：Co2O3；
③缺少F装置，装置E中碱石灰可以吸收空气中水蒸气、二氧化碳，造成二氧化碳质量偏大，进而Co的质量偏大，x：y的值偏大；
故答案为：偏大．
点评：本题考查了物质组成，物质性质的实验分析判断，物质制备实验方法和实验过程分析应用，主要是物质性质和实验基本操作的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
53随堂测系列答案
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131 53 |
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| ||
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| D、I-比F-还原性强 |
和乙酸酐为原料制备
的合成路
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| A、反应中电子转移数为0.2NA |
| B、一定量的CO2为0.1NA |
| C、18.4 g固体物质为0.1mol Na2CO3和0.1molNa2O2的混合物 |
| D、一定量的Na2O2为0.1mol |