Question

13．某工業(yè)廢料中主要含有Al₂O₃、Co₂O₃•CoO、少量Fe₃O₄等金屬氧化物（Co₂O₃•CoO不與強(qiáng)堿反應(yīng)）．實(shí)驗(yàn)室科技人員欲將之分離并制備相關(guān)物質(zhì)，設(shè)計(jì)流程如下：

（1）過(guò)程Ⅰ中的操作名稱是過(guò)濾，寫(xiě)出過(guò)程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O．
（2）溶液a中含有金屬離子有Co²⁺、Fe³⁺．
（3）溶液a中逸出的黃綠色氣體是氯氣，下列說(shuō)法不正確的是①、④．
①氯氣是有漂白性的酸性氣體
②液氯和氯水均為液體，且都含有氯分子
③將氯氣通入堿液時(shí)，氯氣既是氧化劑，又是還原劑
④次氯酸見(jiàn)光易分解，說(shuō)明次氯酸是弱酸
⑤向氯水中滴硝酸銀溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明氯水中含Cl^-
（4）寫(xiě)出過(guò)程Ⅱ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-．
高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充電}^{放電}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
則充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-═FeO₄^2-+4H₂O．
（5）Co可以形成CoC₂O₄•2H₂O（M為183g/mol），5.49g該晶體在空氣中加熱，在不同溫度下分別得到一種固體物質(zhì)，其質(zhì)量如表：

溫度范圍（℃）	固體質(zhì)量（g）
150-210	4.41
290-320	2.41
890-920	2.25

經(jīng)測(cè)定，210℃～290℃過(guò)程中，產(chǎn)生的氣體只有CO₂，則此過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;210℃～290℃\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂．

Answer 1

分析 工業(yè)廢料中主要含有Al₂O₃、Co₂O₃•CoO、少量Fe₃O₄等，加入氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)的是兩性氧化物氧化鋁，經(jīng)過(guò)濾，濾渣中含Co₂O₃•CoO、少量Fe₃O₄，加入鹽酸，三價(jià)鈷氧化亞鐵離子和氯離子，生成二氯化鈷、氯化鐵和氯氣，然后調(diào)節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀，過(guò)濾得到氫氧化鐵和濾液，由此分析解答；
（1）過(guò)程Ⅰ中的操作名稱是過(guò)濾；氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，化學(xué)方程式為：Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O；
（2）溶液a中含有金屬離子有Co²⁺、Fe³⁺；
（3）①氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸有漂白性；
②液氯和氯水均為液體，且都含有氯分子；
③將氯氣通入堿液時(shí)，生成+1價(jià)的次氯酸鈉和-1價(jià)的氯化鈉，氯的化合價(jià)有升也有降，所以氯氣既是氧化劑，又是還原劑；
④次氯酸見(jiàn)光易分解，說(shuō)明次氯酸不穩(wěn)定性；
⑤向氯水中滴硝酸銀溶液，有白色沉淀氯化銀生成，說(shuō)明氯水中含Cl^-；
（4）過(guò)程Ⅱ是將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鉀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）計(jì)算晶體物質(zhì)的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，失去結(jié)晶水應(yīng)為0.06mol，固體質(zhì)量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數(shù)據(jù)可知，150℃～210℃固體質(zhì)量變化=5.49g=4.41g=1.08g，說(shuō)明210℃失去結(jié)晶水得到CoC₂O₄；
210℃～290℃過(guò)程中是CoC₂O₄發(fā)生的反應(yīng)，210℃～290℃過(guò)程中產(chǎn)生的氣體只有CO₂ ，依據(jù)元素守恒得到生成CO₂物質(zhì)的量為0.06mol，質(zhì)量=0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體質(zhì)量共計(jì)減小=4.41g-2.41g=2g，說(shuō)明不是分解反應(yīng)，參加反應(yīng)的還有氧氣，則反應(yīng)的氧氣質(zhì)量=2.64g-2g=0.64g，O₂物質(zhì)的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）過(guò)程Ⅰ中的操作名稱是過(guò)濾；氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，化學(xué)方程式為：Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O，故答案為：過(guò)濾；Al₂O₃+2NaOH═2NaAlO₂+H₂O；
（2）溶液a中含有金屬離子有Co²⁺、Fe³⁺，故答案為：Co²⁺、Fe³⁺；
（3）①氯氣與水反應(yīng)生成的次氯酸有漂白性，而不是氯氣的漂白性，故錯(cuò)誤；
②液氯和氯水均為液體，且都含有氯分子，故正確；
③將氯氣通入堿液時(shí)，生成+1價(jià)的次氯酸鈉和-1價(jià)的氯化鈉，氯的化合價(jià)有升也有降，所以氯氣既是氧化劑，又是還原劑，故正確；
④次氯酸見(jiàn)光易分解，說(shuō)明次氯酸不穩(wěn)定性，故錯(cuò)誤；
⑤向氯水中滴硝酸銀溶液，有白色沉淀氯化銀生成，說(shuō)明氯水中含Cl^-，故正確；
故選：①、④；
（4）過(guò)程Ⅱ是將氫氧化鐵氧化成高鐵酸鉀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-═FeO₄^2-+4H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-═2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-═FeO₄^2-+4H₂O；
（5）計(jì)算晶體物質(zhì)的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol，失去結(jié)晶水應(yīng)為0.06mol，固體質(zhì)量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數(shù)據(jù)可知，150℃～210℃固體質(zhì)量變化=5.49g=4.41g=1.08g，說(shuō)明210°C失去結(jié)晶水得到CoC₂O₄，210℃～290℃過(guò)程中是CoC₂O₄發(fā)生的反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體只有CO₂ ，依據(jù)元素守恒得到生成CO₂物質(zhì)的量為0.06mol，質(zhì)量=0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體質(zhì)量共計(jì)減小=4.41g-2.41g=2g，說(shuō)明說(shuō)明有氣體參加反應(yīng)應(yīng)為氧氣，則反應(yīng)的氧氣質(zhì)量=2.64g-2g=0.64g，O₂物質(zhì)的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol；n（CoC₂O₄）：n（O₂）：n（CO₂）=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;210℃～290℃\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂，
故答案為：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;210℃～290℃\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)從某工業(yè)廢料中回收鈷的工藝流程考查了化學(xué)方程式、離子方程式書(shū)寫(xiě)，確各個(gè)階段固體成分及先后分解生成物成分是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．