Question

【題目】鉆(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，某學生設計流程如圖(廢料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物質)。

已知:LiF難溶于水，Li2CO3微溶于水。

請回答:

（1）寫出I中發生反應的化學方程式并用單線橋標記電子轉移的方向和數目________。

（2）寫出步驟中Co2O3與鹽酸反應生成Cl2的離子方程式_______________。

（3）步驟II所得廢渣的主要成分除了LiF外，還有________________。

（4）NaF與溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反應對步驟IV所起的作用是___________。

（5）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，其質量如下表。己知:M(CoC2O42H2O)=183g/mol。

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

經測定，加熱到210℃時，固體物質的化學式為_____。加熱到210--290℃過程中產生的氣體只有CO2，此過程發生反應的化學方程式是_________。溫度高于890℃時，固體產物發生分解反應，固體產物為__________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O Fe(OH)3 防止鋰離子結合碳酸根離子形成碳酸鋰沉淀 CoC2O4 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 CoO

【解析】試題分析：廢料經氫氧化鈉溶液溶解除去鋁，得到鈷渣，鈷渣經鹽酸溶解得浸出液，浸出液中含氯化鋰、氯化鈷和氯化鐵，向浸出液中加入20%的碳酸鈉溶液促進Fe3+水解為氫氧化鐵沉淀、加入氟化鈉溶液沉淀其中的Li+，過濾，再向濾液中加入30%的碳酸鈉溶液，把氯化鈷轉化為碳酸鈷沉淀，碳酸鈷經鹽酸溶解后，再加草酸銨轉化為草酸鈷晶體，最后將草酸鈷高溫煅燒得到氧化鈷粉末。

（1）I中發生反應為鋁和氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和氫氣，其中鋁是還原劑、水是氧化劑，用單線橋標記電子轉移的方向和數目如下：。

（2）Co2O3與鹽酸反應生成Cl2的離子方程式為Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O。

（3）步驟II所得廢渣的主要成分除了LiF外，還有Fe(OH)3。

（4）NaF與溶液中的Li+形成LiF沉淀，因為碳酸鋰微溶于水，故此反應對步驟IV所起的作用是防止鋰離子結合碳酸根離子形成碳酸鋰沉淀。

（5）由表中數據可知，加熱到210℃時，10.98g草酸鈷晶體(CoC2O42H2O)樣品的質量變為8.82g，質量減少了2.16g。結晶水合物受熱分解時，通常最先失去結晶水。10.98g草酸鈷晶體的物質的量為0.06mol，其中含結晶水0.12mol，其質量恰好為2.16g，所以此時固體物質的化學式為CoC2O4。加熱到210--290℃過程中產生的氣體只有CO2，此過程發生反應的化學方程式是3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。溫度高于890℃時，固體產物Co3O4發生分解反應，固體的質量變為4.5g，其中含0.06mol Co，則產物中n(O)=，所以，此時產物為CoO。