Question

6．一種含鋁、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．從該廢料中回收（CoO）  的工藝流程如圖：

（1）過(guò)程I中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al，反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）過(guò)程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷．則浸出鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為（產(chǎn)物中只有一種酸根）4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O．在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，也可用鹽酸浸出鈷，但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請(qǐng)從反應(yīng)原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂污染環(huán)境．
（3）過(guò)程Ⅲ得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al（OH）₃，碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al（OH）₃時(shí)起重要作用，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程III和IV中所起作用有所不同，請(qǐng)寫(xiě)出在過(guò)程IV中起的作用是調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃．
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關(guān)系正確的是BCD（填序號(hào)）．
A．c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）               B．c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
C．c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）            D．c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析 廢料用堿液溶解，過(guò)濾得到偏鋁酸鈉溶液和鈷渣；用硫酸溶解鈷渣，發(fā)生反應(yīng)：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有鈷離子的溶液，然后調(diào)節(jié)溶液pH并用碳酸鈉溶液除去雜質(zhì)鋁離子，得到較純凈的含有鈷離子的溶液，再加入碳酸鈉、調(diào)節(jié)溶液的pH將鈷離子轉(zhuǎn)化成碳酸鈷沉淀，最后灼燒碳酸鈷得到氧化鈷，
（1）鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，注意該反應(yīng)中水是反應(yīng)物；
（2）Co₃O₄和硫代硫酸根離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子、二價(jià)鈷離子和水；鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣；
（3）根據(jù)鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅲ中鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅳ中調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）碳酸鈉為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，且以第一步水解為主，結(jié)合電荷守恒、物料守恒解答．

解答 解：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，反應(yīng)方程式為：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O；鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環(huán)境，所以不能鹽酸，
故答案為：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O；Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl₂污染環(huán)境；
（3）鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
故答案為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅲ中鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；碳酸鈉溶液在過(guò)程Ⅳ中調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
故答案為：調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）A．由物料守恒可知c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃），故A錯(cuò)誤；
B．碳酸根離子發(fā)生水解，且以第一步水解為主，所以溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-），故B正確；
C．碳酸根離子發(fā)生水解，水解呈堿性，且存在兩步水解，則溶液中離子濃度：c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故C正確；
D．Na₂CO₃溶液中質(zhì)子守恒：c（OH^-）-c（H⁺）═c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故答案為：BCD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純、離子濃度大小比較等知識(shí)點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力，明確物質(zhì)性質(zhì)、各物質(zhì)之間的關(guān)系、常見(jiàn)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．