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AlLiCo2O3Fe2O3其他不溶于强酸的杂质
质量分数/%10.50.3565.69.613.95
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pH1.97.153.4
沉淀完全的pH3.29.154.7
Ⅲ．离子浓度小于等于1.0×10-5mol•L-1时，认为该离子沉淀完全．
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．

练习册系列答案
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10．化学与生产、生活、科技、环境等密切相关，下列说法正确的是（　　）
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
11．高铁酸钾（K2FeO4）时一种新型、高效、多功能水处理剂，具有强氧化性．
（1）工业上的湿法制备方法是用KClO与Fe（OH）3在KOH存在下制得，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为3：2．
（2）实验室用食盐、废铁屑、硫酸、KOH等为原料，通过图1过程制备K2FeO4：

①操作（I）的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、隔绝空气减压干燥．
②检验产生X气体的方法是用带火星的木条接触气体．
（3）测定某K2FeO4样品的质量分数，实验步骤如下：
步骤1：准确称量1.0g样品，配制100mL溶液
步骤2：准确童取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中
步骤3：在强碱性溶液中，用过量CrO2-与FeO42-反应生成Fe（OH）3和CrO4-
步骤4：加稀硫酸，使CrO4-转化为Cr2O72-，CrO2-转化为Cr3+，转化为Fe（OH）3和Fe3+
步骤5：加入二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.1000mol/L （NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定至终点（溶液显紫红色），记下消耗（NH4）2Fe（SO4）2溶液的体积，做3次平行实验，平均消耗（NH4）2Fe（SO4）2溶液的体积30.00mL．
已知：滴定时发生的反应为：6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O．
①步骤2中准确资取25.00mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中所用的仪器是酸式滴定管．
②写出步骤3中发生反应的离子方程式CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe（OH）3↓+CrO42-+OH-
③步骤5中能否不加指示剂否，原因是因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色，颜色变化不明显．
④根据上述实验数据，测定该样品中K2FeO4的质量分数为79.2%．
（4）配制0.1mol•L-1的K2FeO4，调节榕液pH，含铁离子在水溶液中的存在形态如图2所示．
下列说法正确的是A、D（填字母）．
A．pH=2时，c（H3FeO4+）+c（H2FeO4）+c（HFeO4-）=0.1mol/L
B．向pH=10的这种溶液中加硫酸铵，则HFeO4-的分布分数逐渐增大
C．向pH=1的溶液中加HI溶液，发生反应的离子方程式为：H2FeO4+H+═H3FeO4+
D．将H2FeO4晶体溶于水，水溶液呈弱孩性．
8．科学家研制出了一种新型的锂一空气电池，其工作原理如图所示．关于该电池的说法中不正确的是（　　）
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
15．利用下列实验装置能完成相应实验的是（　　）
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
5．表是周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期主族元素．下列说法正确的是（　　）
XY
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12．下列实验描述正确的是（　　）
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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

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