一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O

Question

一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3?CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中．从废料中回收氧化钴（CoO）的工艺流程如图1：（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，反应的离子方程式为______．（2）过程II中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴．则浸出钴的离子反应方程式为（产物中只有一种酸根）______．请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因______．（3）碳酸钠溶液在过程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同，请分别用离子方程式表示在过程III、IV中起的作用：______；______．（4）某天然碱的化学式可表示为2Na2CO3?NaHCO3?2H2O，取少量该物质溶于水得稀溶液P．下列有关溶液P中微粒的物质的量浓度关系正确的是______（填序号）．A．c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）B．c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）C．3c（Na+）＞5c（CO32-）+5c（HCO3-）D．将P溶液与少量NaOH溶液混合：c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）（5）CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液．CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色，利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水．图2是粉红色的CoCl2?6H2O晶体受热分解时，剩余固体质量随温度变化的曲线，A物质的化学式是______．

Answer 1

制备氧化钴的大致流程为：制备流程为：废料用碱液溶解，过滤得到偏铝酸钠溶液和钴渣；用硫酸溶解钴渣，发生反应：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有钴离子的溶液，然后调节溶液pH并用碳酸钠溶液除去杂质铝离子，得到较纯净的含有钴离子的溶液，再加入碳酸钠、调节溶液的pH将钴离子转化成碳酸钴沉淀，最后灼烧碳酸钴得到氧化钴，
（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子反应方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）Co₃O₄和Na₂S₂O₃在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO₄、Na₂SO₄和H₂O，反应方程式为：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，改写成离子方程式为：4Co₂O₃?CoO+S₂O₃ ^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O，
盐酸具有还原性，能被Co₂O₃?CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境，所以不用盐酸，
故答案为：4Co₂O₃?CoO+S₂O₃ ^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；Co₂O₃?CoO可氧化盐酸产生Cl₂污染环境；
（3）碳酸钠溶液在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，反应的两种方式为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀为CoCO₃，反应的离子方程式为：Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓，
故答案为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓；
（4）A．碳酸根离子水解、碳酸氢根离子水解程度大于电离程度导致溶液中碱性，所以c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根离子、碳酸氢根离子水解程度都较小，所以溶液中存在c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故A正确；
B．溶液中存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），存在物料守恒3c（Na⁺）=5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃），则3c（OH^-）=3c（H⁺）+2c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃）+2c（CO₃^2-），故B错误；
C．根据物料守恒可得：3c（Na⁺）=5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-）+5c（H₂CO₃），所以3c（Na⁺）＞5c（CO₃^2-）+5c（HCO₃^-），故C正确；
D．溶液中存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），故D正确；
故答案为：ACD；
（5）根据图象曲线变化可知，CoCl₂?6H₂O～CoCl₂
                            238       130    
                             m        65mg
则：

238

m

=

130

65mg

，
解得：m=119mg，
设A物质的化学式为CoCl₂?nH₂O，则有：
   CoCl₂?6H₂O～CoCl₂?nH₂O△m
    238                  18（6-n）
   119mg                 119mg-83mg
则：

238

119mg

=

18(6?n)

119mg?83mg

，
解得：n=2，
所以A物质的化学式为：CoCl₂?2H₂O，
故答案为：CoCl₂?2H₂O．