Question

【題目】由一種含鈷、鋁、鋰的電子元件廢料（鈷以Co2O3·CoO形式吸附在鋁箔表面，少量鋰混雜其中）回收氧化鈷(CoO)的工藝流程如圖：

（1）“堿溶”階段發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為___。

（2）“浸出”階段加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷，得到可溶性硫酸鹽，則浸出鈷的化學(xué)方程式為____。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸浸出鈷，除了鹽酸的揮發(fā)性外，更重要的原因是____。

（3）“除雜”階段將仍殘留的微量Al3+、Li+轉(zhuǎn)化為鋁鋰渣(主要成分是LiF和Al(OH)3)，Na2CO3溶液的主要作用是___。

（4）“沉鈷”階段獲得碳酸鈷需控制溶液pH8～8.5，可能的原因是____。

（5）CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl2溶液。CoCl2·6H2O晶體受熱分解時(shí)，剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的示意關(guān)系如圖，B物質(zhì)的化學(xué)式是___。

Answer 1

【答案】2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑ 4Co2O3CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O 鹽酸可能會(huì)被氧化產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境 調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)鋁離子水解產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀 pH過低不利于CoCO3沉淀完全，pH過高會(huì)產(chǎn)生Co(OH)2沉淀 CoCl2·H2O

【解析】

廢料中加入氫氧化鈉溶液鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，將鋁從廢料中分離出來，過濾后得到含Co2O3·CoO的鈷渣，再用硫酸溶解，同時(shí)加入硫代硫酸鈉還原Co3＋，然后加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH利用NaF沉淀Li＋，過濾后向?yàn)V液中碳酸鈉沉鈷得到CoCO3沉淀，經(jīng)過濾洗滌沉淀，最后將CoCO3進(jìn)行加熱分解可得CoO粉末，據(jù)此解答。

（1）“堿溶”階段鋁溶解，發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑。

（2）“浸出”階段加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷，得到可溶性硫酸鹽，反應(yīng)中硫代硫酸鈉是還原劑，+3價(jià)鈷得到電子，則浸出鈷的化學(xué)方程式為4Co2O3CoO+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸浸出鈷，除了鹽酸的揮發(fā)性外，更重要的原因是鹽酸具有還原性，易被氧化為氯氣而污染環(huán)境。

（3）“除雜”階段將仍殘留的微量Al3+、Li+轉(zhuǎn)化為鋁鋰渣[主要成分是LiF和Al(OH)3)]，因此Na2CO3溶液的主要作用是調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)鋁離子水解產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀。

（4）由于pH過低不利于CoCO3沉淀完全，pH過高會(huì)產(chǎn)生Co(OH)2沉淀，因此“沉鈷”階段獲得碳酸鈷需控制溶液pH8～8.5。

（5）476mgCoCl2·6H2O的物質(zhì)的量是0.476g÷238g/mol＝0.002mol，其中水的質(zhì)量是0.216g，根據(jù)圖像可知固體質(zhì)量由476mg變?yōu)?/span>332mg，質(zhì)量減少144mg，這說明該階段減少水的物質(zhì)的量是0.144g÷18g/mol＝0.008mol，剩余水的物質(zhì)的量是0.004mol，質(zhì)量是0.072g，則A時(shí)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2·2H2O。A到B階段固體質(zhì)量減少332mg－296mg＝36mg，則剩余水的質(zhì)量是72mg－36mg＝36mg，物質(zhì)的量是0.002mol，因此B對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式是CoCl2·H2O。