Question

13．某器具含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及杂质铁等成分，以该废旧器具及制造该器具的废料为原料提取WC和金属钴的流程如下所示：

请回答下列问题：
（1）电解时废旧器具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸作电解质溶液，阳极反应式为：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）图中的肥料为氯化铵（NH₄Cl），加入双氧水的目的是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）向滤液Ⅱ中加入草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]发生反应的离子方程式为Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓．
（4）焙烧草酸钴（CoC₂O₄）的化学方程式是2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑．
（5）将洗涤液回收配成电解液，目的是回收利用钴．滤饼的主要成分是Fe（OH）₃．
（6）将1t废料经上述处理，所得滤饼洗涤干净后焙烧得到固体80g，则杂质铁的质量分数为0.0056%．

Answer 1

分析 某器具含碳化钨（WC）、金属钴（Co）及杂质铁等成分，用盐酸作电解质，阳极是铁与钴发生氧化反应，阴极是氢离子放电生成氢气，提到含氯化铵、氯化亚钴和氯化亚铁的混合体系，加入过氧化氢将亚铁氧化成铁离子，然后充入氨气调节溶液的PH使铁离子沉淀完全，所以滤饼的主要成分是氢氧化铁，向滤液中加入草酸铵使溶液中的钴离子完全沉淀，然后高温加热草酸钴得到单质钴，
（1）阳极发生氧化反应，活泼金属铁和钴失电子；
（2）图中的肥料为氯化铵；加入双氧水的目的是将亚铁氧化成易沉淀的铁离子；
（3）向滤液Ⅱ中加入草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]是草酸根离子与钴离子发生复分解反应，生成难溶的草酸钴；
（4）焙烧草酸钴（CoC₂O₄）分解是自身的氧化还原反应，根据得失电子守恒，化学方程式是：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑；
（5）将洗涤液回收配成电解液，目的是提高钴离子的利用率；滤饼的主要成分是氢氧化铁；
（6）单质钴放电说明单质铁已放电完全，所以铁全部转化为滤饼中的铁，根据铁守恒分析解答．

解答 解：（1）阳极发生氧化反应，活泼金属铁和钴失电子，电极反应式为：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）图中的肥料为氯化铵；加入双氧水的目的是将亚铁氧化成易沉淀的铁离子，故答案为：氯化铵（NH₄Cl）；将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）向滤液Ⅱ中加入草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]是草酸根离子与钴离子发生复分解反应，生成难溶的草酸钴，发生反应的离子方程式为Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓，故答案为：Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓；
（4）焙烧草酸钴（CoC₂O₄）分解是自身的氧化还原反应，根据得失电子守恒，化学方程式是：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑，故答案为：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑；
（5）将洗涤液回收配成电解液，目的是提高钴离子的利用率；滤饼的主要成分是氢氧化铁，故答案为：回收利用钴； Fe（OH）₃；
（6）单质钴放电说明单质铁已放电完全，所以铁全部转化为滤饼中的铁，将所得滤饼洗涤干净后焙烧得到固体80g，所以氧化铁为80g，物质的量为：0.5mol，则杂质铁的质量分数为：$\frac{0.5×2×56}{1000000}×100%$=0.0056%，故答案为：0.0056%．

点评 本题考查了物质的分离提纯方法和操作的综合应用，考查氧化还原反应、离子反应、关系式计算等，题目难度中等，解答关键根据实验流程利用氧化还原反应判断发生的离子反应，侧重对学生综合能力的考查，是一道质量较好的能力考查题．