Question

16．一種含鋁、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．從廢料中回收氧化鈷（CoO）的工藝流程如下：

（1）過程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．在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)時，也可用鹽酸浸出鈷，但實際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸，請從反應(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時起重要作用，請寫出該反應(yīng)的離子方程式2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（4）碳酸鈉溶液在過程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同，請寫出在過程Ⅳ中起的作用是調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃．
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多種離子，各種離子的濃度由大到小順序為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．
（6）CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl₂溶液．CoCl₂含結(jié)晶水?dāng)?shù)目不同而呈現(xiàn)不同顏色，利用藍色的無水CoCl₂吸水變色這一性質(zhì)可制成變色水泥和顯隱墨水．如圖是粉紅色的CoCl₂•6H₂O晶體受熱分解時，剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線，B物質(zhì)的化學(xué)式是CoCl₂•H₂O．

Answer 1

分析 （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；碳酸鈉溶液在過程Ⅳ中調(diào)整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）碳酸鈉是強堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，碳酸氫鈉中HCO₃^-水解程度大于電離程度，導(dǎo)致碳酸氫鈉溶液呈堿性，所以該物質(zhì)溶于水得稀溶液呈堿性，溶液中存在電荷守恒、物料守恒；
（6）根據(jù)關(guān)系式CoCl₂•6H₂O～CoCl₂求出CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量，然后再根據(jù)差量法求出B物質(zhì)的化學(xué)式．

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）碳酸鈉是強堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，碳酸氫鈉中HCO₃^-水解程度大于電離程度，導(dǎo)致碳酸氫鈉溶液呈堿性，所以該物質(zhì)溶于水得稀溶液呈堿性，各種離子的濃度由大到小順序為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（6 ）CoCl₂•6H₂O～CoCl₂
        238             130    
         m             65mg
 $\frac{238}{m}=\frac{130}{65mg}$，解得：m=119mg
 A物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl₂•nH₂O，則有：
   CoCl₂•6H₂O～CoCl₂•nH₂O△m
    238                       18（6-n）
   119mg                      119mg-74mg
$\frac{238}{119mg}=\frac{18（6-n）}{119mg-74mg}$，解得：n=1，
所以A物質(zhì)的化學(xué)式為：CoCl₂•H₂O，
故答案為：CoCl₂•H₂O．

點評 本題考查了金屬及其化合物的性質(zhì)，考查氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、關(guān)系式計算等，難度中等，關(guān)鍵根據(jù)實驗流程利用氧化還原反應(yīng)判斷發(fā)生的離子反應(yīng)，是對學(xué)生綜合能力的考查，是一道不錯的能力考查題．