Question

【題目】鈷（Co）及其化合物在工業上有廣泛應用．為從某工業廢料中回收鈷，某學生設計流程如下（廢料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物質）．

已知：①物質溶解性：LiF難溶于水，CoCO3難溶于水；

②部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見下表．

	Fe3+	Co2+	Co3+	Al3+
pH（開始沉淀）	1.9	7.15	﹣0.23	3.4
pH（完全沉淀）	3.2	9.15	1.09	4.7

請回答：

（1）Ⅰ中得到含鋁溶液的反應的離子方程式是 。

（2）Ⅰ中得到鈷渣的實驗操作是 （填操作名稱）。

（3）寫出步驟Ⅱ中Co2O3與鹽酸反應生成Cl2的離子方程式： ．

（4）步驟Ⅲ中調節溶液的pH時， pH的范圍是 。

（5）廢渣中的主要成分有 ．

（6）在空氣中加熱10.98g草酸鈷晶體（CoC2O42H2O）樣品，受熱過程中不同溫度范圍內分別得到一種固體物質，其質量如表．

溫度范圍/℃	固體質量/g
150～210	8.82
290～320	4.82
890～920	4.5

②加熱到210℃時，固體物質的化學式為： ．

③經測定，加熱到210～310℃過程中的生成物只有CO2和鈷的氧化物，此過程發生反應的化學方程式為： ．．

Answer 1

【答案】（1）2Al+2OH﹣+2H2O=2AlO2﹣+3H2↑；（2）過濾；

（3）Co2O3+6H++2Cl﹣=2Co2++Cl2↑+3H2O；

（4）3.2≤PH<7.15，（5）Fe（OH）3，LiF；

（6）①CoC2O4；②3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。

【解析】試題分析：（1）Al和氫氧化鈉溶液反應，其離子反應方程式為：2Al＋2OH－＋2G2O=2AlO2－＋3H2↑；（2）得到濾液和濾渣，因此采用操作步驟是過濾；（3）Co2O3作氧化劑，化合價由＋3價→＋2價，化合價共降低2價，HCl中Cl由－1價→0價，化合價升高1價，最小公倍數為2，因此離子反應方程式為Co2O3＋2Cl－＋6H＋=2Co2＋＋3H2O＋Cl2↑；（4）溶液中含有雜質離子是Li＋和Fe3＋，根據流程圖，Fe3＋轉化成Fe（OH）3，但Co2＋不能轉化成沉淀，即pH的范圍為3.2≤pH<7.15；（5）根據信息LiF難溶于水，因此得到廢渣是Fe（OH）3和LiF；（6）①CoC2O4·2H2O失去全部結晶水的質量為：10.98×147/183g=8.82g，即加熱到210℃時，固體物質是CoC2O4；②根據元素守恒，n（CO2）=8.82×2/147mol=0.12mol，質量為0.12×44g=5.28g，固體量減少（8.82－4.82）g=4g，說明有氣體參加反應，即氧氣參加，氧氣的質量為（5.28－4）g=1.28g，其物質的量為1.28/32mol=0.04mol，n（COC2O4）:n（O2）=n（CO2）=8.82/147：0.04：0.12=0.06：0.08：0.12=3：2：6，依據原子守恒，3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。