Question

【題目】CoCO3可用作選礦劑、催化劑及家裝涂料的顏料。以含鈷廢渣(主要成CoO、Co2O3，還含有Al2O3、ZnO等雜質(zhì))為原料制備CoCO3的一種工藝流程如下：

下表是相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol/L計(jì)算)：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Co2+	7.6	9.4
Al3+	3.0	5.0
Zn2+	5.4	8.0

(1)寫出“酸溶”時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________。

(2)“除鋁”過(guò)程中需要調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為_______________ 。

(3)在實(shí)驗(yàn)室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有____；上述“萃取”過(guò)程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機(jī)層) ZnX2(有機(jī)層)+H2SO4(水層)，由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是______。

(4)簡(jiǎn)述洗滌沉淀的操作____________________________________。

(5)在空氣中煅燒CoCO3生成鈷氧化物和CO2，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO2的體積為0.672L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則該鈷氧化物的化學(xué)式為 ____________________。

Answer 1

【答案】Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～5.4 分液漏斗、燒杯 向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層 向漏斗中加蒸餾水至沒過(guò)沉淀，待水自然流完后，重復(fù)上述操作2-3次 Co3O4

【解析】

(1)從最終產(chǎn)物看，酸溶時(shí)，Co2O3被還原為Co2+，SO2被氧化為SO42-，

“酸溶”時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O。

答案為：Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O

(2)“除鋁”過(guò)程中需要調(diào)節(jié)溶液pH的范圍，目的是讓Al3+全部轉(zhuǎn)化為沉淀，而Zn2+不生成沉淀，所以pH的范圍應(yīng)為5.0～5.4。答案為：5.0～5.4

(3)在實(shí)驗(yàn)室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有分液漏斗、燒杯。

答案為：分液漏斗、燒杯

上述“萃取”過(guò)程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機(jī)層) ZnX2(有機(jī)層)+H2SO4(水層)，從反應(yīng)中可以看出，此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，所以加硫酸可實(shí)現(xiàn)讓ZnSO4進(jìn)入水層的目的。從而得出由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層。

答案為：向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層

(4)洗滌沉淀的操作是：向漏斗中加蒸餾水至沒過(guò)沉淀，待水自然流完后，重復(fù)上述操作2-3次。

答案為：向漏斗中加蒸餾水至沒過(guò)沉淀，待水自然流完后，重復(fù)上述操作2-3次。

(5)從化學(xué)式CoCO3可以看出，n(Co)=n(C)=，

m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g

m(O)=2.41g-1.77g=0.64g

n(O)=

n(Co)：n(O)= 0.03mol：0.04mol=3：4

則該鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。

答案為：Co3O4