Question

2．CoO是制備電子陶瓷所需的重要原料，利用含Co₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃的廢料制備CoO的工藝流程如圖：

（1）Co₃O₄可以和熱硫酸反應，則廢渣中的Co₃O₄在溶解還原過程中發(fā)生反應的離子方程式為2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O，可用鹽酸代替H₂SO₄溶液，但缺點是鹽酸中Cl^-有還原性，與Co₃O₄反應產生Cl₂，污染環(huán)境．
（2）向浸液中加入氨水調節(jié)溶液的pH為6，該實驗操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去，操作1所需的玻璃儀器為玻璃棒、燒杯、漏斗．
（3）沉鈷后，CoC₂O₄要用冷水進行洗滌，用冷水洗滌的優(yōu)點是降低CoC₂O₄的溶解度，減少CoC₂O₄的損失．
（4）隔絕空氣加熱CoC₂O₄生成CoO和碳的氧化物，對應的化學方程式為CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑．
（5）CoC₂O₄在空氣中加熱時會生成另外一種鈷的氧化物，若4.41g CoC₂O₄在空氣中完全分解后生成的固體質量為2.41g，則該鈷的氧化物的化學式為Co₃O₄．

Answer 1

分析 利用含Co₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃的廢料，向廢料中加入熱硫酸，發(fā)生反應2Co₃O₄+6H₂SO₄=6CoSO₄+O₂↑+6H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O，得到含有Co的溶液，向溶液中加入氨水調節(jié)溶液的pH，得到可溶性的CoSO₄和Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，過濾得到濾渣Fe（OH）₃和Al（OH）₃，濾液中含有CoSO₄，向濾液中再加入（NH₄）₂C₂O₄溶液，得到CoC₂O₄沉淀，經過濾、洗滌、干燥得到草酸鈷晶體，煅燒草酸鈷晶體得到CoO，結合題目分析解答；
（1）Co₃O₄可以和熱硫酸反應生成CoSO₄，用鹽酸代替H₂SO₄溶液容易產生CI₂；
（2）向浸液中加入氨水調節(jié)溶液的pH為6，該實驗操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀；操作1是過濾；
（3）溫度低，CoC₂O₄的溶解度減��；
（4）依據(jù)原子守恒配平書寫反應的化學方程式，據(jù)此書寫化學方程式；
（5）根據(jù)質量守恒計算出氧元素的物質的量，據(jù)此求解化學式．

解答 解：（1）Co₃O₄與硫酸根反應生成硫酸鈷，反應的離子方程式為2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O；鹽酸中Cl^-有還原性，與Co₃O₄反應產生Cl₂，污染環(huán)境，
故答案為：2Co₃O₄+12H⁺=6Co²⁺+O₂↑+6H₂O；鹽酸中Cl^-有還原性，與Co₃O₄反應產生Cl₂，污染環(huán)境；
（2）向浸液中加入氨水調節(jié)溶液的pH為6，該實驗操作的目的是使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去；操作1是過濾，所需的玻璃儀器有；玻璃棒、燒杯、漏斗，
故答案為：使Fe³⁺、Al³⁺沉淀而除去；玻璃棒、燒杯、漏斗；
（3）溫度低，CoC₂O₄的溶解度減小，用冷水進行洗滌可減少CoC₂O₄的損失，
故答案為：降低CoC₂O₄的溶解度，減少CoC₂O₄的損失；
（4）依據(jù)原子守恒配平書寫反應的化學方程式為CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑，
故答案為：CoC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CoO+CO↑+CO₂↑；
（5）煅燒4.41g （0.03mol）CoC₂O₄生成鈷氧化物，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，含鈷元素的物質的量為0.03mol，質量為0.03mol×59g/mol=1.77g，氧元素的質量為2.41g-1.77g=0.64g，其物質的量為0.04mol，據(jù)此可知化學式為Co₃O₄，
故答案為：Co₃O₄．

點評 本題考查了物質分離和提純的方法，實驗過程和物質性質的判斷，離子方程式、化學方程式書寫方法，化學式的計算分析應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．