题目内容

1．钴（Co）及其化合物在工业上有广泛应用．为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如图（废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质）．

已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水；
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见表．
Fe3+Co2+Co3+Al3+
pH（开始沉淀）1.97.15-0.233.4
pH（完全沉淀）3.29.151.094.7
请回答：
（1）写出步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应生成Cl2的离子方程式：Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O．
（2）步骤Ⅲ中 Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过；废渣中的主要成分除了LiF外，还有Fe（OH）3．
（3）NaF 与溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀．
（4）在空气中加热5.49g草酸钴晶体（CoC2O4•2H2O）样品，受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如表．已知：M（CoC2O4•2H2O）=183g/mol
温度范围/℃固体质量/g
150～2104.41
290～3202.41
890～9202.25
经测定，210～290℃过程中产生的气体只有CO2，此过程发生反应的化学方程式是3CoC2O4+2O2 $\frac{\underline{\;210℃-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2．温度高于890℃时，固体产物发生分解反应，固体产物为CoO．

分析 废料加入氢氧化钠溶液碱浸，得到钴渣，加入盐酸溶解后防晒霜氧化还原反应，氧化钴氧化氯离子为氯气，过滤得到酸溶的溶液加入碳酸钠溶液和NaF溶液净化，除去锂离子和铁离子，在滤液中加入碳酸钠溶液沉淀钴离子为碳酸钴沉淀，加入盐酸和草酸铵溶液得到草酸钴晶体，高温分解得到氧化钴；
（1）氧化钴氧化盐酸溶液中氯化氢为氯气，结合原子守恒和电子守恒分析配平书写离子方程式；
（2）依据表中数据分析判断加入碳酸钠调节溶液PH，沉淀铁离子和锂离子，但不能沉淀钴离子；
（3）NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀，防止锂离子结合碳酸根离子形成碳酸锂沉淀；
（4）计算晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，失去结晶水应为0.06mol，固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g，图表数据可知，150～210固体质量变化=5.49g=4.41g=1.08g，说明210°C失去结晶水得到CoC2O4，210～290℃过程中是CoC2O4发生的反应，210～290℃过程中产生的气体只有CO2 ，依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol，质量=0.06mol×44g/mol=2.64g，气体质量共计减小=4.41g-2.41g=2g，说明不是分解反应，参加费用的还有氧气，则反应的氧气质量=2.64g-2g=0.64g，O2物质的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol，依据原子守恒配平书写反应的化学方程式，温度高于890℃时，固体产物发生分解反应，得到固体的质量为2.25g，其中含有钴元素的质量为0.03×59g=1.77g，所以固体中含有氧元素的质量为0.48g，其物质的是来0.03mol，据此答题；

解答 解：（1）氧化钴氧化盐酸溶液中氯化氢为氯气，结合原子守恒和电子守恒分析配平书写离子方程式，钴元素化合价降低为+2价．氯元素化合价-1价变化为0价，反应的离子方程式：Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O
故答案为：Co2O3+6H++2Cl-=2 Co2++Cl2↑+3H2O；
（2）依据表中数据分析判断加入碳酸钠调节溶液PH，沉淀铁离子和锂离子，但不能沉淀钴离子，步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过7.15，废渣中的主要成分除了LiF外还有Fe（OH）3；
故答案为：7.15；Fe（OH）3；
（3）NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是，降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀；
故答案为：降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀；
（4）计算晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，失去结晶水应为0.06mol，固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g，图表数据可知，150～210固体质量变化=5.49g=4.41g=1.08g，说明210°C失去结晶水得到CoC2O4，210～290℃过程中是CoC2O4发生的反应，210～290℃过程中产生的气体只有CO2 ，依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol，质量=0.06mol×44g/mol=2.64g，气体质量共计减小=4.41g-2.41g=2g，说明不是分解反应，参加费用的还有氧气，则反应的氧气质量=2.64g-2g=0.64g，O2物质的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol；n（CoC2O4）：n（O2）：n（CO2）=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2 $\frac{\underline{\;210℃-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2，温度高于890℃时，固体产物发生分解反应，得到固体的质量为2.25g，根据前面的计算可知，固体中只含有钴元素和氧元素，其中含有钴元素的质量为0.03×59g=1.77g，所以固体中含有氧元素的质量为0.48g，其物质的是来0.03mol，所以固体中钴原子与氧原子的物质的量之比为0.03：0.03=1：1，所以固体的化学式为CoO，
故答案为：3CoC2O4+2O2 $\frac{\underline{\;210℃-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2；CoO．

点评 本题考查了流程分析判断，物质性质的理解应用，主要是固体受热过程中质量变化来计算及化学方程式书写，掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成．进行如图实验：下列有关说法正确的是（　　）
A．步骤Ⅰ中减少的3 g固体一定是混合物
B．步骤Ⅱ中质量减少的物质一定是Cu
C．根据上述步骤Ⅱ可以得出m（Fe2O3）：m（Cu）=1：1
D．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2
12．在以下各种情形下，下列电离方程式的书写正确的是（　　）
A．熔融状态下的NaHSO4电离：NaHSO4═Na++H++SO${\;}_{4}^{2-}$
B．Fe（OH）3的电离：Fe（OH）3?Fe3++3OH-
C．H2CO3的电离：H2CO3?2H++CO${\;}_{3}^{2-}$
D．水溶液中的NaHSO4电离：NaHSO4═Na++HSO${\;}_{4}^{-}$
9．某校化学兴趣小组的同学对一含有少量Na2SO4的NaOH样品中NaOH的含量进行测定．请回答下列问题：
（1）甲同学运用沉淀法测定样品中NaOH的含量．该同学选用的药品除样品外，还应有氯化钡溶液；实验中应测定的数据有样品质量和沉淀的质量．
（2）乙同学运用滴定法测定样品中NaOH的含量．
①用分析天平称取该样品5.000g，全部溶于水配制成1 000.0mL溶液．用碱式滴定管量取20.00mL所配溶液放在锥形瓶中，滴加几滴指示剂，待测．滴定管在使用前除洗涤外，还应检漏、润洗．
②用浓度为0.100 0mol•L-1的盐酸标准溶液进行滴定．开始滴定前的一步操作是调节液面于“0”刻度或“0”刻度以下．
③滴定过程中用pH计测定锥形瓶中溶液的pH，临近滴定终点时测定pH应每滴一滴测一次．
④滴定过程中，锥形瓶中溶液的pH变化如下：
V（HCl）/mL0.0012.0018.0022.0023.0023.9624.0024.0425.0026.0030.00
pH13.112.612.211.711.49.97.04.02.72.41.9
请在坐标图中绘制出上述中和滴定的曲线．
指示剂变色范围（pH）颜色
酸碱
甲基橙3.1～4.4红黄
石蕊5.0～8.0红蓝
酚酞8.2～10.0无红
⑤如上表所示是几种酸碱指示剂的变色范围，根据你所作的中和滴定曲线分析，上述中和滴定中应选用的指示剂是甲基橙或酚酞．
⑥样品中，NaOH的质量百分含量为96%．
（3）以下滴定操作能导致最终滴定结果偏低的是ADF
A．碱式滴定管取液前尖嘴处有气泡，取液后气泡消失
B．滴定结束后，仰视读取酸式滴定管的数据
C．锥形瓶内盛装待测液之前有少量蒸馏水
D．滴定时，锥形瓶在摇动过程中有液体飞溅出来
E．酸式滴定管使用前未润洗
F．碱式滴定管使用前未润洗．
16．草酸亚铁晶体的化学式为FeC2O4•2H2O，它是一种淡黄色结晶粉末，有轻微刺激性，加热时可发生如下分解反应：FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO2↑+CO↑+2H2O
（1）请你用图中提供的仪器（可以重复选用，但每种仪器至少选用一次），选择必要的试剂[供选择的试剂：NaOH溶液、澄清石灰水、饱和碳酸钠溶液、CuO、无水硫酸铜、酸性高锰酸钾溶液]，设计一个实验，检验FeC2O4•2H2O加热时分解产生的气态产物（包括水蒸气）（部分加热装置和夹持仪器在图中略去）．在答题卡上填写表格（可以不用填满，也可以补充）．
仪器符号仪器中所加物质作用
A草酸亚铁晶体加热草酸亚铁晶体得到气体产物
DNaOH溶液
（2）按照题目提供的装置和要求设计的实验明显存在的一个不足是未对尾气进行处理，可造成环境污染．
（3）反应结束后，在A装置试管中有黑色固体粉末（混合物）产生，倒出时存在燃烧现象，产生上述现象的可能原因是FeC2O4•2H2O分解产生的CO将部分FeO还原为粉末状的单质铁，铁粉被空气中的氧气氧化而燃烧．
6．下列有关叙述正确的是（　　）
A．电泳现象可证明胶体带电荷
B．胶体是一种纯净物
C．胶体属于介稳体系
D．将饱和氯化铁溶液滴入氢氧化钠溶液中制备氢氧化铁胶体
13．常见的纯净物A、B、C、X，它们之间有如图转化关系（副产物已略去）．
A$→_{反应①}^{+X一定条件}$B$→_{反应②}^{+X一定条件}$C
试回答：
（1）若X是强氧化性单质，则A不可能是de．a．S　　　b．N2　　　c．Na　　　d．Mg　　　e．Al
（2）若X是金属单质，向C的水溶液中滴加AgNO3溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则B的化学式为FeCl3；C溶液在储存时应加入少量X，理由是加入Fe粉，发生反应：2Fe3++Fe═3Fe2+，防止Fe2+被氧化（用必要的文字和离子方程式表示）．
（3）若A、B、C为含金属元素的无机化合物，X为强电解质溶液，A溶液与C溶液反应生成B，则B的化学式为Al（OH）3，X的化学式可能为HCl或NaOH（写出不同类物质），反应①的离子方程式为AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓或Al3++3OH-=Al（OH）3．
10．用NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．0.5mol锌粒与足量盐酸反应产生11.2L H2
B．标准状况下，11.2L H2O所含分子数为0.5NA
C．0.5mol•L-1的MgCl2溶液中含有Cl-个数为NA
D．25℃、101Pa时，16g O2和O3混合气体中含有的原子数为NA
9．NA表示阿伏加德罗常数，以下说法正确的是（　　）
A．31 g白磷含有P-P键的总数为6 NA
B．1.6 g NH2?离子含有电子总数为NA
C．1 L1 mol•L-1FeCl3溶液中含有Fe3+的数目为NA
D．标准状况，22.4 L NO和 22.4 L O2的混合气体所含分子数为1.5NA

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