【題目】電子級鈷的氧化物用于半導體工業(yè)和電子陶瓷等領域,是一種純度很高的氧化物,F從廢料(含Co3O4、Al、Si、Li2O、Fe2O3等物質)中提純電子級鈷的氧化物,其工業(yè)制取流程如下:
已知:
①物質的溶解性:LiF難溶于水,Li2CO3微溶于水;②鈷元素常見的化合價為+ 2和+ 3;
③部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見下表。
Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al3+ | |
pH(開始沉淀) | 1.9 | 7.15 | -0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
(1)廢料在處理前要粉碎,其主要目的是(回答兩個方面)___________;
步驟I得到的濾液A中的溶質為___________(填化學式)。
(2)步驟II中有黃綠色氣體生成,有關含鈷化合物發(fā)生反應的離子方程式為_________。
(3)步驟III中Na2CO3溶液的作用是調節(jié)溶液的pH,應使溶液的pH的取值范圍為___________;濾渣B的主要成分為____________。
(4)步驟I、III、IV中均用到的分離提純方法為_______,在實驗室中完成該操作用到的玻璃儀器是__。
(5)5.49gCoC2O4·2H2O(其相對分子質量為183)經過反復洗滌、干燥后,進行灼燒,其熱重分析如下表。
溫度范圍/℃ | 固體質量/g |
150~210 | 4.41 |
290~320 | 2.25 |
400~500 | 2.41 |
290℃~320℃時若生成兩種氣體,則發(fā)生反應的化學方程式為___________,400℃~500℃所得固體的化學式為__________。
【答案】 增加反應物的接觸面積,加快化學反應速率,提高原料利用率等 NaAlO2、Na2SiO3 Co3O4+8H++2Cl-=3Co2++Cl2↑+4H2O 3.2≤pH<7.15 LiF、Fe(OH)3 過濾 燒杯、漏斗、玻璃棒 CoC2O4CoO+CO↑+CO2↑ Co3O4
【解析】試題分析:本題電子級鈷的氧化物制備的工藝流程為載體考查學生用所學知識分析問題、解決問題的能力;考查點有影響化學反應速率的因素,離子方程式的書寫,化學實驗基本操作和化學計算,題目難度較大。
解答:分析題給化學工藝流程和信息知廢料中加入足量NaOH溶液浸取,發(fā)生反應:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑、Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑,過濾,濾液A為偏鋁酸鈉和硅酸鈉的混合液,濾渣為鈷渣,向鈷渣中加濃鹽酸,發(fā)生反應:Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O、Co3O4+8H++2Cl-=3Co2++Cl2↑+4H2O、Li2O+2HCl==2LiCl+H2O,浸出液為氯化鐵、二氯化鈷和氯化鋰的混合液,加入20%碳酸鈉溶液將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀、加入NaF溶液將Li+轉化為LiF沉淀,過濾,濾渣B為氫氧化鐵和氟化鋰的混合物;向濾液B中加入草酸銨生成草酸鈣晶體(沉淀),經洗滌、干燥、灼燒得電子級鈷的氧化物。
(1)廢料在處理前要粉碎,其主要目的是增加反應物的接觸面積,加快化學反應速率,提高原料利用率等;步驟I得到的濾液A中的溶質為NaAlO2、Na2SiO3 。
(2)根據題給信息知Co3O4與濃鹽酸反應生成二氯化鈷、氯氣和水,利用化合價升降法結合原子守恒、電荷守恒配平,該反應的離子方程式為Co3O4+8H++2Cl-=3Co2++Cl2↑+4H2O 。
(3)步驟III中Na2CO3溶液的作用是調節(jié)溶液的pH,為保證Fe3+沉淀完全而Co2+不沉淀,結合表中數據分析應使溶液的pH的取值范圍為3.2≤pH<7.15;濾渣B的主要成分為LiF、Fe(OH)3 。
(4)步驟I、III、IV為分離固體和液體混合物的操作,方法為過濾,在實驗室中完成該操作用到的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒。
(5)草酸鈣晶體物質的量為n=5.49g÷183g/mol=0.03mol,加熱,失去結晶水的物質的量為0.06mol,固體質量變化為0.06mol×18g/mol=1.08g,圖表數據可知,150~210℃固體質量變化=5.49g-4.41g=1.08g,說明150~210℃失去結晶水得到CoC2O4,210~290℃過程中是CoC2O4發(fā)生分解反應生成兩種氣體,依據元素守恒知只能為CO和CO2,固體物質中鈷的質量為0.03mol×59g/mol=1.77g,氧元素的質量為2.25g-1.77g=0.48g,物質的量為0.48g÷16g/mol=0.03mol,Co、O原子個數比為1:1,固體物質的化學式為CoO,則發(fā)生反應的化學方程式為CoC2O4CoO+CO↑+CO2↑;400℃~500℃時2.41g固體中氧元素的質量為2.41g-1.77g=0.64g,物質的量為0.04mol,鈷、氧原子的物質的量之比為3:4,化學式為Co3O4。
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【題目】短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示,W原子的質子數是其最外層電子數的三倍。下列說法不正確的是
A. 元素Y有同素異形體 B. 最高價氧化物對應水化物的酸性:X>Z
C. 簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:Y>Z D. 原子半徑:W>Z>Y>X
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【題目】以下離子或分子在溶液中能大量共存,且通入CO2后仍能大量共存的一組是
A. K+、Ca2+、Cl―、NO3― B. K+、Na+、Br―、SiO32
C. H+、Fe2+、SO42、Cl2 D. K+、Ag+、NH3·H2O、NO3―
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【題目】下列說法正確的是
A.升高溫度或加入催化劑,可以改變化學反應的反應熱
B.電解池是化學能轉變成電能的裝置
C.將碘酒滴在饅頭上,可觀察到饅頭變藍色
D.葡萄糖、淀粉、蛋白質均屬于高分子化合物
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【題目】下列物質的分類結果全部正確的是( )
A. 水煤氣-混合物 膽礬-純凈物 臭氧-單質
B. 純堿-堿 硫化氫-酸 小蘇打-酸式鹽
C. 油脂-高分子化合物 纖維素-天然高分子化合物 有機玻璃-合成高分子化合物
D. 液氯-非電解質 硫酸鋇-強電解質 醋酸-弱電解質
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【題目】由乙烯推測丙烯的結構或性質正確的是 ( )
A.分子中三個碳原子在同一直線上 B.分子中所有原子都在同一平面上
C.與HCl加成只生成一種產物 D.能發(fā)生加聚反應
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【題目】對下列事實的解釋正確的是
A. 氯氣可以使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色,是因為氯氣具有漂白性
B. 分別用盛滿HC1氣體和盛滿NO2氣體的燒瓶做噴泉實驗,噴泉結束后,所得溶液的物質的量濃度相同
C. 向50mL 18 mol/L的H2SO4溶液中加入足量的銅片加熱充分反應后,被還原的H2SO4的物質的量等于0.45 mol
D. 常溫下,濃硝酸可以用鋁制容器貯存,說明鋁與濃硝酸不反應
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【題目】近年來高鐵酸鉀(K2FeO4)己經被廣泛應用在水處理方面,高鐵酸鉀的氧化性很強,是一種集氧化、吸附、凝聚、殺菌的新型高效的多功能水處理劑。高鐵酸鉀在水處理過程中涉及到的化學過程正確的有( )
①蛋白質的變性②蛋白質的鹽析③膠體聚沉④鹽類水解⑤焰色反應⑥氧化還原反應
A. ①②③④ B. ①③④⑥ C. ②③④⑤ D. ②③⑤⑥
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【題目】下列過程中,最終的白色沉淀不一定是BaSO4的是
A. Ba(NO3)2溶液白色沉淀
B. 無色溶液液 白色沉淀
C. Ba(NO3)2溶液無現象白色沉淀
D. Ba(NO3)2白色沉淀
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