Question

11．工業(yè)上回收利用某合金廢料（主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）的工藝流程如下：

（1）金屬M(fèi)為Cu，操作1為過濾．
（2）加入H₂O₂的作用是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入氨水的作用是調(diào)節(jié)PH使Fe³⁺全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀．
（3）由CoC₂O₄•2H₂O轉(zhuǎn)化為Co₂ O₃的化學(xué)方程式是4（CoC₂O₄?2H₂O）+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8H₂O+8CO₂．
（4）知Li₂CO₃微溶于水，且水溶液呈堿性．其飽和溶液的濃度與溫度關(guān)系見下表．操作2中，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾，其原因是減少Li₂CO₃的溶解損失，在常溫條件下，飽和Li₂CO₃溶液中離子濃度由大到小的排列順序?yàn)閏（Li⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．

溫度/℃	10	30	60	90
濃度/mol?L-1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，則陽極的電極反應(yīng)式為2CO₃^2--4e^-=O₂↑+CO₂↑．

Answer 1

分析 合金廢料（主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）加入鹽酸過濾得到金屬M(fèi)為不與鹽酸反應(yīng)的銅，浸出液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，通過操作Ⅰ過濾得到溶液A中加入草酸銨溶液沉淀鈷離子過濾得到溶液B主要是鋰離子的溶液，加入碳酸鈉沉淀鋰離子，過濾得到碳酸鋰；結(jié)晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空氣煅燒得到氧化鈷．
（1）上述分析判斷金屬M(fèi)為Cu，操作Ⅰ為分離固體和液體的操作，是過濾操作；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液PH使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙燒生成Co₂O₃、CO₂和水；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度隨溫度升高而降低，為減少Li₂CO₃的溶解損失，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾，飽和碳酸鋰溶液中碳酸根離子分布不水解，溶液顯堿性；
（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，應(yīng)為二氧化碳和氧氣．

解答 解：合金廢料（主要含F(xiàn)e、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）加入鹽酸過濾得到金屬M(fèi)為不與鹽酸反應(yīng)的銅，浸出液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，通過操作Ⅰ過濾得到溶液A中加入草酸銨溶液沉淀鈷離子過濾得到溶液B主要是鋰離子的溶液，加入碳酸鈉沉淀鋰離子，過濾得到碳酸鋰；結(jié)晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空氣煅燒得到氧化鈷，
（1）上述分析判斷金屬M(fèi)為Cu，操作Ⅰ為過濾操作，故答案為：Cu；過濾；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；加入氨水的作用是調(diào)節(jié)溶液PH使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙燒生成Co₂O₃、CO₂和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂ $\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂，
故答案為：4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂ $\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度隨溫度升高而降低，為減少Li₂CO₃的溶解損失，蒸發(fā)濃縮后必須趁熱過濾，在常溫條件下，飽和Li₂CO₃溶液中，碳酸根離子分步水解溶液顯堿性，溶液中離子濃度由大到小的排列順序?yàn)閏（Li⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案為：減少Li₂CO₃的溶解損失；c（Li⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，應(yīng)為二氧化碳和氧氣，陽極上是碳酸根離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極電極反應(yīng)式為：2CO₃^2--4e^-=O₂↑+CO₂↑；
故答案為：2CO₃^2--4e^-=O₂↑+CO₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查物質(zhì)的分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、�?jì)算能力的考查，綜合性強(qiáng)，注意把握實(shí)驗(yàn)的流程和原理，難度中等．