Question

【題目】鈷元素由于其良好的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。從含鈷廢料(含CoO、Co2O3、單質(zhì)Al、Li等)中制取粗CoCl2·6H2O的流程如圖所示。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)步驟I中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______。

(2)已知Co2O3具有強(qiáng)氧化性，若步驟II中浸出劑為鹽酸，造成的后果_______；若步驟II中浸出劑為硫酸，寫出Co2O3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式______。

(3)步驟Ⅲ中①的目的是除去Al3+，②的目的是除去Li+，寫出除去Li+的離子方程式_______。

(4)若在實(shí)驗(yàn)室煅燒CoCO3，所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除酒精燈和玻璃棒外，還有______、______(填儀器名稱)。

(5)操作①是在HCl氛圍中進(jìn)行的，其步驟是______、_______、過濾、洗滌、干燥。用75%酒精代替蒸餾水洗滌，其優(yōu)點(diǎn)是______。

Answer 1

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ 產(chǎn)生有毒氣體氯氣，污染環(huán)境 2Co2O3+4H2SO4=4CoSO4+O2↑+4H2O Li++F-=LiF↓ 坩堝 泥三角 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 減少晶體的溶解損失，酒精揮發(fā)帶走水分

【解析】

根據(jù)流程：含鈷廢料(含CoO、Co2O3、單質(zhì)Al、Li等)加入燒堿溶液溶解，其中Al、Li可以溶解：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Li+2HO+2LiOH+H2↑，過濾除去濾液，得到含鈷的濾渣，加入浸出劑浸取鈷，得到含有Co2+、Al3+、Li+的溶液，加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH為4.5～5沉淀Al3+：2Al3++3CO32-+2H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑，再加入NaF沉淀Li+，除去鋁鋰沉淀，向?yàn)V液中加碳酸鈉調(diào)節(jié)pH8～8.5，沉淀Co2+，得到CoCO3，灼燒CoCO3得到CoO，用稀鹽酸溶解得到CoCl2溶液，將溶液在HCl氛圍中，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到CoCl26H2O，據(jù)此分析作答。

(1)步驟I為含鈷廢料(含CoO、Co2O3、單質(zhì)Al、Li等)與NaOH溶液混合，Al與NaOH溶液反應(yīng)，Li與水反應(yīng)，反應(yīng)分別為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑、2Li+2H2O=2LiOH+H2↑；

(2)Co2O3具有強(qiáng)氧化性，若步驟II中浸出劑為鹽酸，Co2O3將鹽酸氧化生成氯氣，氯氣有毒，會(huì)污染空氣；若步驟II中浸出劑為硫酸，Co2O3與硫酸會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生CoSO4、O2和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Co2O3+4H2SO4=4CoSO4+O2↑+4H2O；

(3)步驟Ⅲ中①加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH為4.5～5除去Al3+，離子反應(yīng)為：2Al3++3CO32-+2H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；②的目的是除去Li+，除去Li+的離子方程式為：Li++F-=LiF↓；

(4)在實(shí)驗(yàn)室煅燒CoCO3，所需的硅酸鹽質(zhì)儀器除了有酒精燈、玻璃棒外，還有坩堝、泥三角；

(5)操作①是從CoCl2溶液中結(jié)晶CoCl26H2O，由于CoCl2是強(qiáng)酸弱堿鹽，Co2+容易水解，且水解產(chǎn)生的HCl容易揮發(fā)導(dǎo)致物質(zhì)變質(zhì)，所以從溶液中獲得該物質(zhì)晶體的具體操作為：將溶液在HCl氛圍中，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；洗滌過程中可以用75%酒精代替水，這樣就可以減少晶體的溶解損失，且酒精揮發(fā)會(huì)帶走水分。