题目内容
20.钴(Co)是重要的稀有金属,在工业和科技领域具有广泛的用途.从某含钴工业废料中回收钴的工艺流程如图:已知:
| 含钴废料的成分 | |||||
| 成分 | Al | Li | Co2O3 | Fe2O3 | 其他不溶于强酸的杂质 |
| 质量分数/% | 10.5 | 0.35 | 65.6 | 9.6 | 13.95 |
| Ⅱ.实验中部分离子开始沉淀和沉淀完全的pH | |||
| 金属离子 | Fe3+ | Co2+ | Al3+ |
| 开始沉淀的pH | 1.9 | 7.15 | 3.4 |
| 沉淀完全的pH | 3.2 | 9.15 | 4.7 |
请回答下列问题:
(1)NaF的电子式为Na+[
(2)“沉淀1”的化学式为Fe(OH)3.“调节溶液pH2”的范围为4.7≤pH2<7.15.
(3)“还原”时发生反应的离子方程式为2CO3++H2O2=2CO2++O2↑2H+.“沉钴”时发生反应的离子方程式为CO2++2HCO3-=COCO3↓+CO2↑+H2O.
(4)制备Co时,“补充铝”的原因为原混合物中Al和Co的物质的量之比小于2:3.
(5)已知:l0-0.9≈0.13,则 A1(OH)3 的溶度积常数 Ksp=1.3×10-33.
(6)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器,该电池的总反应可表示为::4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2,其正极反应式为2SOCl2+4e-=S+SO2+4Cl-.
分析 某含钴工业废料中回收钴的工艺流程:加入硫酸,得到含Al3+、Co3+、Li+、Fe3+的酸性溶液,加入过氧化氢还原Co3+:2Co3++H2O2=2Co2++O2↑2H+,加入碳酸钠调节溶液的pH,沉淀Fe3+,过滤,则沉淀1为Fe(OH)3,滤液2(Al3+、Co3+、Li+、Na+)调节pH4.7~7.15沉淀Al3+,沉淀2 为Al(OH)3,煅烧Al(OH)3生成氧化铝,电解氧化铝生成铝单质,
滤液3(Co3+、Li+、Na+)加入NaF溶液沉淀Li+为LiF,过滤,向滤液中加入碳酸氢铵沉钴:Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O,沉淀3为CoCO3,煅烧CoCO3生成CoO,与铝单质高温反应生成Co,据此分析解答.
解答 解:(1)NaF为离子化合物,电子式为:Na+[
]-;
故答案为:Na+[
]-;
(2)根据分析沉淀1为Fe(OH)3;调节pH2最终沉淀了铝离子,根据表中数据,pH为4.7≤pH2<7.15;
故答案为:Fe(OH)3;4.7≤pH2<7.15;
(3)还原时的反应为过氧化氢还原Co3+,离子反应为:2Co3++H2O2=2Co2++O2↑2H+;碳酸氢铵沉钴反应为:Co2++2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O;
故答案为:2Co3++H2O2=2Co2++O2↑2H+;Co2-+2HCO3-=CoCO3↓+CO2↑+H2O;
(4)制备Co时,反应为:3CoO+2Al$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+3Co,原混合物中Al和Co的物质的量之比小于2:3,需要补充铝;
故答案为:原混合物中Al和Co的物质的量之比小于2:3;
(5)A1(OH)3 的溶度积常数 Ksp=c(Al3+)•c3(OH-)=1.0×10-5•(10-9.3)3=1.3×10-33;
故答案为:1.3×10-33;
(6)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器,该电池的总反应可表示为::4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2,正极发生还原反应,反应式为:2SOCl2+4e-=S+SO2+4Cl-;
故答案为:2SOCl2+4e-=S+SO2+4Cl-.
点评 本题考查了物质的制备,涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等,理解工艺流程原理是解题的关键,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力,题目难度中等.
| A. | 研发使用高效催化剂,可提高反应中原料的转化率 | |
| B. | 铅笔芯的原材料为铅,所以儿童常咬铅笔头容易铅中毒 | |
| C. | 网络飞速发展,得益于光纤良好的导电性,光纤的主要成分是二氧化硅 | |
| D. | 用K2FeO4取代Cl2处理饮用水,不仅可杀菌消毒,同时还能沉降水中的悬浮物 |
| A. | 回收水性电解液可制取锂 | |
| B. | 可将有机电解液改为水溶液 | |
| C. | 正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH- | |
| D. | 电池总反应方程式为4Li+O2+2H2O═4LiOH |
| A. | 除去Cl2中的HCl | B. | 实验室制氨气 | ||
| C. | 制取并收集HCl | D. | 证明乙醇发生消去反应生成了乙烯 |
| X | Y | ||
| Z | W |
| A. | W的最高价氧化物对应的水化物一定是强酸 | |
| B. | Z的单质一定能溶于稀硫酸中 | |
| C. | 四种元素的最高正化合价均等于其族序数 | |
| D. | 四种原子中,Z的原子半径最小 |
| A. | 向淀粉水解后的溶液中加入碘水,溶液变蓝色,证明淀粉没有水解 | |
| B. | 向NaOH溶液中滴加浓度均为0.1mol•L-1的FeCl3和AlCl3混合溶液,出现红褐色沉淀,由此可知Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Al(OH)3] | |
| C. | 向待测试样中加入过量稀盐酸无现象,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明试样中含SO42- | |
| D. | 将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸,再滴加KSCN溶液变为红色,证明样品已部分或全部变质 |
| A. | 还原性 | B. | 漂白性 | C. | 酸性 | D. | 氧化性 |
| A. | 1 mol 庚烷分子中含共价键 23 NA | |
| B. | 所有烷烃分子中均存在极性键和非极性键 | |
| C. | C2H4、C2H4Br2、CH2Cl2均只能代表一种物质 | |
| D. | A、B 两种烃,它们含碳质量分数相同,则 A 和 B 最简式一定相同 |