我國鈷資源相對比較貧乏,某研究小組以一種含鋰、鋁和鈷的新型電子材料的廢料為原料回收金屬鈷,設(shè)計了如下實驗方案:已知:該廢料中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;微量的鋰混雜于其中.請回答下列問題:
(1)已知60Co原子中含有33個中子,試寫出基態(tài)鈷原子的核外電子排布式:
 

(2)第Ⅱ步驟操作中在鈷渣中加入稀硫酸,再加入Na2S2O3溶液可將鈷渣溶解,請完成該過程的離子方程式:
 
Co2O3?CoO+
 
S2O
 
2-
3
+
 
 
=
 
Co2++
 
SO
 
2-
4
+
 
H2O
(3)為確保產(chǎn)品的純度,步驟Ⅳ過濾后還需對CoCO3沉淀進行洗滌,簡述洗滌過程的操作方法:
 

(4)鋰鋁渣的主要成分是Al(OH)3和LiF,步驟Ⅲ和Ⅳ中均用到碳酸鈉溶液,則碳酸鈉溶液在這兩個步驟中所起的主要作用分別是
 

(5)廢料中Co2O3?CoO的含量為96.4%,處理1噸上述廢料,理論上可以得到純CoO
 
噸.
考點:金屬的回收與環(huán)境、資源保護
專題:實驗設(shè)計題
分析:制備流程為: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)Co核外有27個電子,其基態(tài)鈷原子的核外電子排布式:[Ar]3d74s2
(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,(3)洗滌CoCO3沉淀的方法為:沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作2→3次;
(4)碳酸鈉溶液在步驟Ⅲ中主要是消耗H+調(diào)節(jié)pH值;碳酸鈉溶液在步驟Ⅳ中主要是沉淀Co2+,生成CoCO3沉淀;
(5)根據(jù)關(guān)系式:Co2O3?CoO→3CoO計算.
解答: 解:制備氧化鈷的大致流程為:制備流程為: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)Co核外有27個電子,其基態(tài)鈷原子的核外電子排布式:[Ar]3d74s2
故答案為:[Ar]3d74s2;
(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,離子方程式為4Co3O4+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O,
故答案為:4Co3O4+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O;
(3)洗滌CoCO3沉淀的方法為:沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作2→3次;
故答案為:沿玻璃棒向漏斗中加蒸餾水浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)操作2→3次;
(4)碳酸鈉溶液在步驟Ⅲ中主要是消耗H+調(diào)節(jié)pH值;碳酸鈉溶液在步驟Ⅳ中主要是沉淀Co2+,生成CoCO3沉淀;
故答案為:步驟Ⅲ中主要是消耗H+調(diào)節(jié)pH值;步驟Ⅳ中主要是沉淀Co2+
(5)根據(jù)關(guān)系式:Co2O3?CoO→3CoO計算,1噸上述廢料,理論上可以得到純CoO:1t×96.4%×
225
241
=0.9t;
故答案為:0.9t.
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,題目難度中等,解答關(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),側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查,是一道質(zhì)量較好的能力考查題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、L、M是元素周期表前四周期中的常見元素,相關(guān)信息如下表:請回答下列問題:
元素  相關(guān)信息
X該元素的一種核素?zé)o中子
Y單質(zhì)在氧氣中燃燒產(chǎn)物是造成酸雨的罪魁禍首之一
Z原子最外層有3個未成對電子,次外層只有一對成對電子
L與Y同周期,比Y原子半徑小
M+3價離子3d能級為半充滿
(1)X的一種氧化物可用于實驗室制O2,其化學(xué)反應(yīng)方程式為
 
;
(2)M基態(tài)原子價電子排布式為
 
;元素Z形成的單質(zhì)分子中含有的π鍵與σ鍵數(shù)目之比為
 
;
(3)Z、X兩元素按原子數(shù)目比為1:2和1:3構(gòu)成分子A和B,則A的結(jié)構(gòu)式為
 
;B的電子式為
 

(4)比較Y與L氫化物的穩(wěn)定性
 
(用化學(xué)式表示);
(5)L的最高價氧化物為無色液體,當(dāng)0.5mol該物質(zhì)與一定量的水混合得到一種稀溶液時,放出Q KJ的熱量.寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

實驗室加熱氯酸鉀與MnO2的混合物制氧氣,從剩余物中回收MnO2操作順序正確的是(  )
A、溶解、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶
B、溶解、洗滌、過濾、干燥
C、溶解、蒸發(fā)、洗滌、過濾
D、溶解、過濾、洗滌、干燥

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

常溫下,用0.1000mol?L-1 NaOH溶液分別滴定20.00mL 0.1000mol?L-1 鹽酸和20.00mL 0.1000mol?L-1醋酸溶液,得到兩條滴定曲線,如圖所示,若以HA表示酸,下列說法正確的是( 。
A、滴定鹽酸的曲線是圖2
B、達到B、E狀態(tài)時,反應(yīng)消耗的n(CH3COOH)>n(HCl)
C、達到B、D狀態(tài)時,兩溶液中離子濃度均為c(Na+)=c(A-
D、當(dāng)0mL<V(NaOH)<20.00mL時,對應(yīng)混合液中各離子濃度大小順序為c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

藥物貝諾酯可由乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚在一定條件下反應(yīng)制得:下列有關(guān)敘述正確的是( 。
A、貝諾酯分子中所有碳原子一定共平面
B、可用FeCl3 溶液區(qū)別乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚
C、貝諾酯與足量NaOH 溶液共熱,最終生成乙酰水楊酸鈉和對乙酰氨基酚鈉
D、乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚均可與NaHCO3 溶液反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入適量氯氣,溶液中某些離子的物質(zhì)的量變化如圖所示.已知:2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-2Fe3++2I-=2Fe2++I2,則下列有關(guān)說法中,不正確的是( 。
A、還原性:I->Fe2+>Br-
B、原混合溶液中FeBr2的物質(zhì)的量為3 mol
C、當(dāng)通入2 mol Cl2時,溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)可表示為:2Fe2++4I-+3Cl2═2Fe3++2I2+6Cl-
D、原溶液中:n(Fe2+):n(I-):n(Br-)=2:1:3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用正確的是( 。
A、氯化鈉溶液顯中性,可用鋁制容器貯存氯化鈉溶液
B、碳酸鈉溶液顯堿性,可用熱的純堿溶液除去金屬器件表面油污
C、氮氣化學(xué)性質(zhì)通常不活潑,可將熾熱的鎂粉可放在氮氣中冷卻
D、銅的金屬性比鐵弱,可將海輪浸水部分鑲上銅錠以減緩船體腐蝕

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

過氧化鈉可作為氧氣的來源.常溫常壓下二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)后,若固體質(zhì)量增加了28g,反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的量正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù))( 。
 二氧化碳碳酸鈉轉(zhuǎn)移的電子
A1mol 2NA
B22.4L1mol 
C 106g1mol
D 106g2 NA
A、AB、BC、CD、D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

為了檢驗SO42-,甲、乙、丙、丁四位同學(xué)設(shè)計了如下4種方案,其中方案最優(yōu)的是( 。
A、方案甲:試液
BaCl2溶液
白色沉淀
足量稀HNO3
沉淀不溶解
B、方案乙:試液
足量稀HCl
溶液(無沉淀、氣泡)
BaCl2溶液
白色沉淀
C、方案丙:試液
足量稀HNO3
溶液(無沉淀)
Ba(NO3)2溶液
白色沉淀
D、方案。涸囈
Ba(NO3)2溶液
白色沉淀
足量HCl
沉淀

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