Question

4．一種含鋁、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．

（1）過(guò)程I中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑．
（2）過(guò)程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷．則浸出鈷的離子反應(yīng)方程式為（產(chǎn)物中只有一種酸根）4Co₂O₃•CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O．請(qǐng)從反應(yīng)原理分析不用鹽酸酸化的主要原因Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂，污染環(huán)境．
（3）碳酸鈉溶液在過(guò)程III和IV中所起作用有所不同，請(qǐng)分別用離子方程式表示在過(guò)程III、IV中起的作用：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓．
（4）某天然堿的化學(xué)式可表示為2Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O，取少量該物質(zhì)溶于水得稀溶液P．下列有關(guān)溶液P中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是AD（填序號(hào)）．
A．c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
B．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
C．3c（Na⁺）＞5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃）
D．將P溶液與少量NaOH溶液混合：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）
（5）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，B物質(zhì)的化學(xué)式是CoCl₂•H₂O．

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）Al和NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）Co₂O₃•CoO在酸性條件下和硫代硫酸鈉反應(yīng)生成鈷離子、硫酸根離子和水；
Co₂O₃•CoO具有氧化性，HCl具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）Al³⁺和CO₃^2-發(fā)生雙水解反應(yīng)生成Al（OH）₃和CO₂；Co²⁺和CO₃^2-反應(yīng)生成CoCO₃沉淀；
（4）任何電解質(zhì)溶液中都存在電荷守恒和物料守恒，根據(jù)電荷守恒和物料守恒判斷；
（5）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B物質(zhì)的化學(xué)式．

解答 解：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）Al和NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）Co₂O₃•CoO在酸性條件下和硫代硫酸鈉反應(yīng)生成鈷離子、硫酸根離子和水，離子方程式為4Co₂O₃•CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；
Co₂O₃•CoO具有氧化性，HCl具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣，氯氣有毒，污染環(huán)境，所以不能用鹽酸；
故答案為：4Co₂O₃•CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂，污染環(huán)境；
（3）Al³⁺和CO₃^2-發(fā)生雙水解反應(yīng)生成Al（OH）₃和CO₂；Co²⁺和CO₃^2-反應(yīng)生成CoCO₃沉淀，離子方程式分別為2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑、Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓，故答案為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓；
（4）A．碳酸根離子水解、碳酸氫根離子水解程度大于電離程度導(dǎo)致溶液中堿性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根離子、碳酸氫根離子水解程度都較小，所以溶液中存在c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故A正確；
B．溶液中存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），存在物料守恒3c（Na⁺）=5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃），則3c（OH^-）=3c（H⁺）+2c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃）+2c（CO₃^2-），故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)物料守恒可得：3c（Na⁺）=5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃），所以3c（Na⁺）＞5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-），故C錯(cuò)誤；
D．溶液中存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），故D正確；
故答案為：AD；
（5）CoCl₂•6H₂O～CoCl₂
        238             130    
         m             65mg
 $\frac{238}{m}$，解得：m=119mg
 B物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl₂•nH₂O，則有：
   CoCl₂•6H₂O～CoCl₂•nH₂O△m
    238                       18（6-n）
   119mg                      119mg-74mg
$\frac{238}{119mg}$=$\frac{18（6-n）}{（119-74）mg}$，解得：n=1，
所以B物質(zhì)的化學(xué)式為：CoCl₂•H₂O，
故答案為：CoCl₂•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純、離子濃度大小比較、化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)、各物質(zhì)之間的關(guān)系、常見物質(zhì)分離提純方法等知識(shí)點(diǎn)是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，難點(diǎn)是B物質(zhì)化學(xué)式的確定．