Question

3．一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀，廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在；鈷以Co₂O₃•CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面，鋰混雜于其中，從廢料中回收氧化鈷（CoO）的工藝流程如圖：

（1）過(guò)程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）過(guò)程Ⅱ中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷．則浸出鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為（產(chǎn)物中只有一種酸根）4Co₂O₃•CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O．在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，也可用鹽酸浸出鈷，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請(qǐng)從反應(yīng)原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂，污染環(huán)境．
（3）過(guò)程Ⅲ得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al（OH）₃，碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al（OH）₃時(shí)起重要作用，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同，請(qǐng)寫(xiě)出在過(guò)程Ⅳ中起的作用是調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃．
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關(guān)系正確的是BD（填序號(hào)）．
A、c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）
B、c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
C、c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
D、c（OH^-）-c（H⁺）═c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
（6）CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl₂溶液．CoCl₂含結(jié)晶水?dāng)?shù)目不同而呈現(xiàn)不同顏色，利用藍(lán)色的無(wú)水CoCl₂吸水變色這一性質(zhì)可制成變色水泥和顯隱墨水．如圖是粉紅色的CoCl₂•6H₂O晶體受熱分解時(shí)，剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線，A物質(zhì)的化學(xué)式是CoCl₂•2H₂O．

Answer 1

分析 操作Ⅰ利用了鋁能溶解在氫氧化鈉溶液的性質(zhì)，將鋁從廢料中分離出來(lái)，過(guò)濾后得到含Co₂O₃•CoO的鈷渣，再用酸溶解過(guò)濾后得到含Co³⁺及Al³⁺、Li⁺的濾液，通過(guò)調(diào)整溶液的pH得到Al（OH）₃和LiF沉淀，再過(guò)濾得到含Co³⁺的濾液，再滴加Na₂CO₃溶液得到CoCO₃沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌沉淀，最后將CoCO₃進(jìn)行加熱分解可得CoO粉末，
（1）鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，注意該反應(yīng)中水是反應(yīng)物；
（2）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環(huán)境；（3）根據(jù)鋁離子水解顯酸性，碳酸根離子水解顯堿性，二者在同溶液里會(huì)發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅳ中調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）A．根據(jù)電荷書(shū)恒判斷；
B．根據(jù)碳酸根離子發(fā)生水解以及水的電離判斷出離子濃度的大小；
C．根據(jù)碳酸根離子發(fā)生水解以及水的電離判斷出離子濃度的大�。�
D．根據(jù)質(zhì)子守恒判斷；
（6）根據(jù)關(guān)系式CoCl₂•6H₂O～CoCl₂求出CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量，然后再根據(jù)差量法求出A物質(zhì)的化學(xué)式．

解答 解：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，反應(yīng)方程式為：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，所以加入Na₂S₂O₃的作用是還原Co³⁺，鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環(huán)境，所以不能鹽酸，
故答案為：4Co₂O₃•CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O；Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂，污染環(huán)境；
（3）鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅳ中調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
故答案為：調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）A．Na₂CO₃溶液中電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故A錯(cuò)誤；
B．碳酸根離子發(fā)生水解以及水的電離，所以溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B正確；
C．碳酸根離子發(fā)生水解以及水的電離，所以溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故C錯(cuò)誤；
D．Na₂CO₃溶液中質(zhì)子守恒：c（H⁺）═c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故選：BD；
（6）CoCl₂•6H₂O～CoCl₂
         238                130
        m                  65mg
      $\frac{238}{m}$=$\frac{130}{65mg}$  解得：m=119mg
A物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl₂•nH₂O，則有：
CoCl₂•6H₂O～CoCl₂•nH₂O△m
238                                 18（6-n）
119mg                            119mg-83mg
$\frac{238}{119mg}$=$\frac{18（6-n）}{119mg-83mg}$，解得：n=2，
所以A物質(zhì)的化學(xué)式為：CoCl₂•2H₂O；
故答案為：CoCl₂•2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了金屬及其化合物的性質(zhì)，考查氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、關(guān)系式計(jì)算等，難度中等，關(guān)鍵根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程利用氧化還原反應(yīng)判斷發(fā)生的離子反應(yīng)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，是一道不錯(cuò)的能力考查題．