Question

廢舊材料的回收利用有僅可以節(jié)約資源，產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以減少對環(huán)境的污染．下面是從一種含有A1、Li、Co的新型電子材料的廢料中回收某種鈷的氧化物的工藝流程（已知：廢料中A1以金屬锃箔的形式存在，鈷以Co₂O₃?CoO的形式吸附于鋁箔表面，Li混雜于其中．）：

（1）過程I中采用NaOH溶液溶解廢料中的鋁，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
（2）過程Ⅱ酸化，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷（已知反應(yīng)后的溶液中只有一種酸根離子），寫出浸出鈷的離子方程式

 

．
（3）過程Ⅲ加入Na₂CO₃溶液在沉淀鋁時(shí)起到重要作用，寫出其反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）已知常溫下，Na₂CO₃溶液水解平衡常數(shù)為：K_b1=1×10^-7；K_b2=1×10^-11，Co（OH）₂的溶度積為：Ksp 2×10^-15，CoCO₃的溶度積為：Ksp=1×10^-13，則向0.1
mol/L的Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L CoSO₄溶液，開始生成的沉淀為（寫化學(xué)式）

 

．工藝流程中過程Ⅳ生成沉淀的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：

分析：廢料用堿液溶解，過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；
（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：4Co₂O₃?CoO+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，
（3）Na₂CO₃溶液水解呈堿性，可促進(jìn)鋁離子的水解生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w；
（4）向0.1摩爾/升的碳酸鈉溶液中逐底加入0.1摩爾/升CoSO₄溶液，碳酸鈉溶液呈堿性，但堿性較小，溶液中碳酸根離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫氧根離子濃度，開始生成的沉淀為CoCO₃．

解答： 解：廢料用堿液溶解，過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，反應(yīng)的方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）由流程可知，Co₂O₃?CoO經(jīng)酸化后加入Na₂S₂O₃溶液可生成Co²⁺和SO₄^2-，反應(yīng)的離子方程式為4Co₂O₃?CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O，
故答案為：4Co₂O₃?CoO+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；
（3）Na₂CO₃溶液水解呈堿性，可促進(jìn)鋁離子的水解生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)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）向0.1摩爾/升的碳酸鈉溶液中逐底加入0.1摩爾/升CoSO₄溶液，碳酸鈉溶液呈堿性，但堿性較小，溶液中CO₃^2-＞＞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于c（OH^-），溶液中鈷離子濃度相等，所以Q（CoCO₃）≈0.1×0.1=0.01＞Ksp（CoCO₃）、Q[Co（OH）₂]＜Ksp[Co（OH）₂]，開始生成的沉淀為CoCO₃，
過程Ⅳ中碳酸根離子和鈷離子反應(yīng)生成碳酸鈷沉淀，離子方程式為Co²⁺+CO₃^2-═CoCO₃↓，
故答案為：CoCO₃；Co²⁺+CO₃^2-═CoCO₃↓．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的分離和提純，涉及難溶物的溶解平衡、氧化還原反應(yīng)等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重考查分析、計(jì)算、推斷能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)，會正確書寫方程式，題目難度中等．