Question

3．工業上回收利用某合金廢料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）的工藝流程如下：

（1）金屬M為Cu，操作1為過濾．
（2）加入H₂O₂的作用是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入氨水的作用是調節溶液的pH使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀．
（3）充分焙燒的化學方程式為4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂．
（4）已知Li₂CO₃微溶于水，其飽和溶液的濃度與溫度關系見下表．操作2中，蒸發濃縮后必須趁熱過濾，其原因是減少Li₂CO₃的溶解損失，90℃時K_sp（Li₂CO₃）的值為4.0×10^-3．

溫度/℃	10	30	60	90
濃度/mol•L-1	0.21	0.17	0.14	0.10

（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，則陽極的電極反應式為2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑．

Answer 1

分析 合金廢料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）加入鹽酸過濾得到金屬M為不與鹽酸反應的銅，浸出液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水調節溶液PH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，通過操作Ⅰ過濾得到溶液A中加入草酸銨溶液沉淀鈷離子過濾得到溶液B主要是鋰離子的溶液，加入碳酸鈉沉淀鋰離子，過濾得到碳酸鋰；結晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空氣煅燒得到氧化鈷；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子；加入氨水的作用是調節溶液PH使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙燒生成Co₂O₃、CO₂和水；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度隨溫度升高而降低，為減少Li₂CO₃的溶解損失，蒸發濃縮后必須趁熱過濾，90℃時c（Li₂CO₃）的濃度為0.10mol/L，則c（Li⁺）=0.20mol/L，c（CO₃^2-）=0.10mol/L，則Ksp（Li₂CO₃）=0.20×0.20×0.10=4.0×10^-3；
（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，應為二氧化碳和氧氣．

解答 解：合金廢料（主要含Fe、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活潑金屬）加入鹽酸過濾得到金屬M為不與鹽酸反應的銅，浸出液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氨水調節溶液PH使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，通過操作Ⅰ過濾得到溶液A中加入草酸銨溶液沉淀鈷離子過濾得到溶液B主要是鋰離子的溶液，加入碳酸鈉沉淀鋰離子，過濾得到碳酸鋰；結晶析出CoC₂O₄•2H₂O足量空氣煅燒得到氧化鈷，
（1）上述分析判斷金屬M為Cu，操作Ⅰ為過濾操作，故答案為：Cu；過濾；
（2）加入H₂O₂的作用是氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；加入氨水的作用是調節溶液PH使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；調節溶液的pH使Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀；
（3）CoC₂O₄焙燒生成Co₂O₃、CO₂和水，反應的化學方程式為4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂，
故答案為：4CoC₂O₄?2H₂O+3O₂$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$2Co₂O₃+8 H₂O+8CO₂；
（4）Li₂CO₃微溶于水，溶解度隨溫度升高而降低，為減少Li₂CO₃的溶解損失，蒸發濃縮后必須趁熱過濾，90℃時c（Li₂CO₃）的濃度為0.10mol/L，則c（Li⁺）=0.20mol/L，c（CO₃^2-）=0.10mol/L，則Ksp（Li₂CO₃）=0.20×0.20×0.10=4.0×10^-3，
故答案為：減少Li₂CO₃的溶解損失；4.0×10^-3；
（5）用惰性電極電解熔融Li₂CO₃制取鋰，陽極生成兩種氣體，應為二氧化碳和氧氣，電極方程式為2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑，故答案為：2CO₃^2--4e^-=O₂↑+2CO₂↑．

點評 本題主要考查物質的分離提純的綜合應用，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力、計算能力的考查，綜合性強，注意把握實驗的流程和原理，難度較大．