Question

5．一種含鋁、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：

（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2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）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2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）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中起的作用是調整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃．
（4）在Na₂CO₃溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關系正確的是BCD（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）
（5）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2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CoCl₂•2H₂O．

Answer 1

分析 本題是從廢料中回收氧化鈷（CoO）的工藝流程，操作Ⅰ利用了鋁能溶解在氫氧化鈉溶液的性質，將鋁從廢料中分離出來，過濾后得到含Co₂O₃•CoO的鈷渣，再用酸溶解過濾后得到含Co³⁺及Al³⁺、Li⁺的濾液，通過調整溶液的pH得到Al（OH）₃和LiF沉淀，再過濾得到含Co³⁺的濾液，再滴加Na₂CO₃溶液得到CoCO₃沉淀，經過濾、洗滌沉淀，最后將CoCO₃進行加熱分解可得CoO粉末；
（1）鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，注意該反應中水也是反應物；
（2）根據鋁離子水解顯酸性，碳酸根離子水解顯堿性，二者在同溶液里會發生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳；
（3）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；
（4）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��；
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；
（5）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．

解答 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）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↑；
（3）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；
（4）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；
（5）CoCl₂•6H₂O～CoCl₂
238             130    
m             65mg
  $\frac{238}{m}=\frac{130}{65mg}$，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
$\frac{238}{119mg}=\frac{18（6-n）}{119mg-83mg}$，解得：n=2，
所以A物質的化學式為：CoCl₂•2H₂O，故答案為：CoCl₂•2H₂O．

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．