Fe3+ | Co2+ | Co3+ | Al2+ | |
pH(开始沉淀) | 1.9 | 7.15 | -0.23 | 3.4 |
pH(完全沉淀) | 3.2 | 9.15 | 1.09 | 4.7 |
温度范围/℃ | 固体质量/g |
150~210 | 4.41 |
290~320 | 2.41 |
890~920 | 2.25 |
分析 废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质,废料加入氢氧化钠溶液碱浸,得到钴渣为Li、Co2O3和Fe2O3等物质,加入盐酸溶解后发生氧化还原反应,氧化钴氧化氯离子为氯气,过滤得到酸溶的溶液加入碳酸钠溶液和NaClO3溶液净化,除去锂离子和铁离子,在滤液中加入碳酸钠溶液沉淀钴离子为碳酸钴沉淀,加入盐酸和草酸铵溶液得到草酸钴晶体,高温分解得到氧化钴;
(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气;
(2)步骤Ⅱ中Co2O3与Na2SO3在酸性溶液中发生氧化还原反应,生成二价钴离子,亚硫酸钠被氧化为硫酸钠;
(3)步骤Ⅲ中若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,是氯离子和ClO3-在酸溶液中发生氧化还原反应生成氯气,结合原子守恒和电子守恒分析配平书写离子方程式,依据表中数据分析判断加入碳酸钠调节溶液PH,沉淀铁离子和锂离子,但不能沉淀钴离子;
(4)固体加热在坩埚中进行,计算晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol,失去结晶水应为0.06mol,固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g,图表数据可知,150~210固体质量变化=5.49g=4.41g=1.08g,说明210°C失去结晶水得到CoC2O4,210~290℃过程中是CoC2O4发生的反应,210~290℃过程中产生的气体只有CO2 ,依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol,质量=0.06mol×44g/mol=2.64g,气体质量共计减小=4.41g-2.41g=2g,说明不是分解反应,参加费用的还有氧气,则反应的氧气质量=2.64g-2g=0.64g,O2物质的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol,依据原子守恒配平书写反应的化学方程式;
(5)依据洗涤液中是否含有氯离子设计实验检验.
解答 解:废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质,废料加入氢氧化钠溶液碱浸,得到钴渣为Li、Co2O3和Fe2O3等物质,加入盐酸溶解后发生氧化还原反应,氧化钴氧化氯离子为氯气,过滤得到酸溶的溶液加入碳酸钠溶液和NaClO3溶液净化,除去锂离子和铁离子,在滤液中加入碳酸钠溶液沉淀钴离子为碳酸钴沉淀,加入盐酸和草酸铵溶液得到草酸钴晶体,高温分解得到氧化钴.
(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的化学方程式为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(2)步骤Ⅱ中Co2O3与Na2SO3在酸性溶液中发生氧化还原反应,生成二价钴离子,亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,反应离子方程式为Co2O3+SO32-+4H+=Co2++SO42-+2H2O,
故答案为:Co2O3+SO32-+4H+=Co2++SO42-+2H2O;
(3)步骤Ⅲ中若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,是氯离子和ClO3-在酸溶液中发生氧化还原反应生成氯气,ClO3-中氯元素化合价+5价降低为0价.氯元素化合价-1价变化为0价,反应的离子方程式:ClO3-+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O,依据表中数据分析判断加入碳酸钠调节溶液PH,沉淀铁离子和锂离子,但不能沉淀钴离子,所以碳酸钠的主要作用是沉淀铁离子和锂离子,但不能沉淀钴离子,步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH,应使溶液的pH不超过7.15,
故答案为:ClO3-+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O;调节溶液PH使铁离子沉淀完全转化为Fe(OH)3;
(4)在空气中加热草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)样品需要用到的主要仪器是坩埚,计算晶体物质的量n=$\frac{5.49g}{183g/mol}$=0.03mol,失去结晶水应为0.06mol,固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g,图表数据可知,150~210固体质量变化=5.49g=4.41g=1.08g,说明210°C失去结晶水得到CoC2O4,210~290℃过程中是CoC2O4发生的反应,产生的气体只有CO2 ,依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol,质量=0.06mol×44g/mol=2.64g,气体质量共计减小=4.41g-2.41g=2g,说明说明有气体参加反应应为氧气,则反应的氧气质量=2.64g-2g=0.64g,O2物质的量=$\frac{0.64g}{32g/mol}$=0.02mol;n(CoC2O4):n(O2):n(CO2)=0.03:0.02:0.06=3:2:6,依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2 $\frac{\underline{\;210℃-290℃\;}}{\;}$Co3O4+6CO2,
故答案为:坩埚;3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;210℃-290℃\;}}{\;}$ Co3O4+6CO2;
(5)从反应后的混合物中得到草酸钴晶体,需对晶体进行洗涤,证明晶体已经洗涤干净的操作及现象是:取最后一次洗涤液于试管中,加入几滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,说明已经洗净;
故答案为:取最后一次洗涤液于试管中,加入几滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,说明已经洗净.
点评 本题考查了物质分离和提纯的方法,实验过程和物质性质的判断,离子方程式、化学方程式书写方法,化学式的计算分析应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ①② | B. | ②③④ | C. | ②④ | D. | ①③ |
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 电解时惰性电极应与直流电源的负极相连 | |
B. | 通电后阴极室产生的现象为:产生无色气体,溶液由无色变黄色 | |
C. | 制备过程中总的离子方程式为:2CrO42-+3H2O=Cr2O72-+2OH-+2H2↑+O2↑ | |
D. | 若实验开始时在右室中加入38.8克的K2CrO4,tmin后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3:2,此时电路中转移电子的物质的量为0.1mol |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验 | |
B. | NH3•H2O的热不稳定性可以解释实验室中可采用加热氨水的方法制取氨气 | |
C. | 检验铵盐的方法是将待检物取出少量放在试管中,加苛性钠溶液,加热,用湿润红色石蕊试纸在试管口检验是否产生氨气 | |
D. | 氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 常温下pH=7的溶液中:Fe3+、Mg2+、NO3-、SO42- | |
B. | 常温下$\frac{c({H}^{+})}{c(O{H}^{-})}$=10-10的溶液中:Ca2+、Mg2+、ClO-、I- | |
C. | 在含有大量HCO3-的溶液中:K+、Na+、AlO2-、Br- | |
D. | 加入苯酚显紫色的溶液中:Na+、Mg2+、Cl-、SO42- |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | c为正极、d为负极 | |
B. | 电路中电子的流动方向:b-d-CuCl2溶液-c-a | |
C. | 电解过程中,d电极质量增加 | |
D. | 电解过程中,氯离子浓度不变 |
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