Question

【題目】CoO是電子陶瓷所需的重要原料，工業上可用含有Co2O3、Fe2O3、Li和Al等物質的廢料制備CoO。生產流程如下：

已知：① Li2CO3微溶于水；

②部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH見下表：

	Fe3+	Co2+	Co3+	Al3+
pH（開始沉淀）	1.9	7.15	-0.23	3.4
pH（完全沉淀）	3.2	9.15	1.09	4.7

（1）步驟Ⅱ中酸溶時發生了反應：Co2O3+6H++2Cl-=2 + ↑+ 3H2O，_______此反應的目的是_____________。

（2）步驟Ⅲ中加入Na2CO3溶液的作用是___________，物質X的化學式為___________。

（3）步驟Ⅲ中加入NaF對步驟Ⅳ所起的作用是___________。

（4）將所得的草酸鈷14.7g高溫灼燒，其熱重分析圖如右圖：

寫出B點物質的化學式：___________，CD段發生反應的化學方程式為：_________________________。

Answer 1

【答案】 Co2+、Cl2 溶解Co2O3,將三價鈷轉化為二價，便于沉淀除去三價鐵 調節溶液的pH Fe(OH)3 降低溶液中的Li+濃度，避免步驟IV 中產生碳酸鋰沉淀 CoO 6CoO+O2=2Co3O4

【解析】（1）.含鈷廢料中含有Co2O3、Fe2O3和少量Li、Al，向廢料中加入NaOH溶液，只有Al和NaOH反應生成可溶性的NaAlO2，Li和水反應生成微溶的LiOH，然后過濾得到濾渣Co2O3、Fe2O3和少量LiOH，濾液中含有NaOH和NaAlO2，向濾渣中加入濃鹽酸酸溶，發生反應Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O，離子方程式為：Co2O3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+3H2O；由表中數據和上述反應方程式可知，發生此反應的目的是溶解Co2O3，將三價鈷轉化為Co2+，便于沉淀除去Fe3+，故答案為：Co2+、Cl2；溶解Co2O3，將三價鈷轉化為二價，便于沉淀除去三價鐵；

（2）.步驟Ⅲ中加入Na2CO3溶液的作用是調節溶液的pH，使溶液里的Fe3+完全轉化為Fe(OH)3，故答案為：調節溶液的pH；Fe(OH)3；

（3）.步驟Ⅲ中加入NaF可以降低溶液中Li+濃度，避免步驟Ⅳ中產生Li2CO3沉淀，故答案為：降低溶液中的Li+濃度，避免步驟Ⅳ中產生碳酸鋰沉淀；

（4）. A為CoC2O4，n(CoC2O4)=14.7g÷147g/mol=0.1mol，m(Co)=0.1mol×59g/mol=5.9g，則B點時，固體中氧原子的物質的量為n(O)=(7.5g5.9g)÷16g/mol=0.1mol，則鈷原子與氧原子的物質的量之比為0.1mol:0.1mol=1:1，即B點固體物質的化學式為CoO；C點氧化物的質量為8.03g，則n(O)=（14.7g8.03g）÷16g/mol=0.133mol，鈷原子與氧原子的物質的量之比為0.1mol:0.133mol=3:4，可知C點固體的化學式為Co3O4，則CD段發生反應的化學方程式為6CoO+O2=2Co3O4，故答案為：CoO ；6CoO+O2=2Co3O4。