Question

【題目】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。(已知Co2O3的氧化性>Cl2的氧化性)。從廢料中回收氧化鈷(CoO)的工藝流程如下：

(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__________。

(2)過程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出含鈷物質的反應化學方程式為(產物中只有一種酸根)__________________________________。在實驗室模擬工業生產時，也可用鹽酸浸出鈷，但實際工業生產中不用鹽酸，請分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因：___________________________________________________________。

(3)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：__________________________________。

(4)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_____。

(5)在Na2CO3溶液中存在多種粒子，下列各粒子濃度關系正確的是________(填標號)。

A．c(Na＋)＝2c(CO) B．c(Na＋)>c(CO)>c(HCO)

C．c(OH－)>c(HCO)>c(H＋) D．c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO)＋2c(H2CO3)

Answer 1

【答案】2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑4Co2O3·CoO＋Na2S2O3＋11H2SO4===12CoSO4＋Na2SO4＋11H2OCo2O3·CoO可氧化鹽酸產生Cl2，污染環境2Al3＋＋3CO32－＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑調節pH，提供CO32－，使Co2＋沉淀為CoCO3BCD

【解析】

廢料用堿液溶解，過濾得到偏鋁酸鈉溶液和鈷渣；用硫酸溶解鈷渣，發生反應：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O，得到含有鈷離子的溶液，然后調節溶液pH并用碳酸鈉溶液除去雜質鋁離子，得到較純凈的含有鈷離子的溶液，再加入碳酸鈉、調節溶液的pH將鈷離子轉化成碳酸鈷沉淀，最后灼燒碳酸鈷得到氧化鈷。

(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)Co3O4和Na2S2O3在酸性條件下發生氧化還原反應生成CoSO4、Na2SO4和H2O，反應方程式為：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；鹽酸具有還原性，能被Co2O3CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環境，所以不能鹽酸，故答案為：4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O；Co2O3CoO可氧化鹽酸產生Cl2，污染環境；

(3)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++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；故答案為：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；

(4)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CO32-，使Co2+沉淀為CoCO3；故答案為：調整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀為CoCO3；

(5)A．由物料守恒可知c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3)，故A錯誤；B．碳酸根離子發生水解，且以第一步水解為主，所以溶液中離子濃度：c(Na+)＞c(CO32-)＞c(HCO3-)，故B正確；C．碳酸根離子發生水解，水解呈堿性，且存在兩步水解，則溶液中離子濃度：c(OH-)＞c(HCO3-)＞c(H+)，故C正確；D．Na2CO3溶液中質子守恒：c(OH-)-c(H+)═c(HCO3-)+2c(H2CO3)，故D正確；故答案為：BCD。