Question

一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產中產生的廢料數量可觀，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）的工藝流程如圖1所示：

（1）過程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出廢料中的Al，反應的離子方程式為______．
（2）過程Ⅱ中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷．則浸出鈷的化學反應方程式為（產物中只有一種酸根）______．在實驗室模擬工業生產時，也可用鹽酸浸出鈷，但實際工業生產中不用鹽酸，請從反應原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因______．
（3）過程Ⅲ得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al（OH）₃，碳酸鈉溶液在產生Al（OH）₃時起重要作用，請寫出該反應的離子方程式______．
（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______．
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關系正確的是______（填序號）．
A、c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）
B、c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
C、c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）
D、c（OH^-）-c（H⁺）═c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
（6）CoO溶于鹽酸可得粉紅色的CoCl₂溶液．CoCl₂含結晶水數目不同而呈現不同顏色，利用藍色的無水CoCl₂吸水變色這一性質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，剩余固體質量隨溫度變化的曲線，A物質的化學式是______．

Answer 1

解：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子反應方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）Co₃O₄和硫代硫酸根離子在酸性條件下發生氧化還原反應生成硫酸根離子、二價鈷離子和水，離子反應方程式為：4Co₃O₄+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+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境，所以不能鹽酸，
故答案為：4Co₃O₄+S₂O₃^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；Co₂O₃?CoO可氧化鹽酸產生Cl₂污染環境；
（3）鋁離子能與碳酸根離子發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中調整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
故答案為：調整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）A．Na₂CO₃溶液中電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），故A錯誤；
B．碳酸根離子發生水解以及水的電離，所以溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B正確；
C．碳酸根離子發生水解以及水的電離，所以溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故C正確；
D．Na₂CO₃溶液中質子守恒：c（H⁺）═c（OH^-）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正確；
故選：BCD；
（6）CoCl₂?6H₂O～CoCl₂
238 130
m 65mg
解得：m=119mg
A物質的化學式為CoCl₂?nH₂O，則有：
CoCl₂?6H₂O～CoCl₂?nH₂O△m
238 18（6-n）
119mg 119mg-83mg
=，解得：n=2，
所以A物質的化學式為：CoCl₂?2H₂O，故答案為：CoCl₂?2H₂O．
分析：（1）鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，注意該反應中水是反應物；
（2）Co₃O₄和硫代硫酸根離子在酸性條件下發生氧化還原反應生成硫酸根離子、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）根據鋁離子能與碳酸根離子發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中調整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；
（5）A．根據電荷書恒判斷；
B．根據碳酸根離子發生水解以及水的電離判斷出離子濃度的大小；
C．根據碳酸根離子發生水解以及水的電離判斷出離子濃度的大�。�
D．根據質子守恒判斷；
（6）根據關系式CoCl₂?6H₂O～CoCl₂求出CoCl₂?6H₂O的質量，然后再根據差量法求出A物質的化學式．
點評：本題考查了金屬及其化合物的性質，考查氧化還原反應、離子反應、關系式計算等，難度中等，關鍵根據實驗流程利用氧化還原反應判斷發生的離子反應，是對學生綜合能力的考查．是一道不錯的能力考查題．