Question

19．一種含鋁、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．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2Al+2OH^-+2H₂O=+2AlO₂^-+3H₂↑．
（2）過程II中加入稀H₂SO₄酸化后，再加入Na₂S₂O₃溶液浸出鈷．則浸出鈷的離子反應方程式為4Co₂O₃•CoO+S₂O₃ ^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O（產物中只有一種酸根）．請從反應原理分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產生Cl₂污染環(huán)境．
（3）碳酸鈉溶液在過程III和IV中所起作用有所不同，請分別用離子方程式表示在過程III、IV中起的作用：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓．

Answer 1

分析 制備流程為：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(fā)生反應：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有鈷離子的溶液，然后調節(jié)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(jié)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）鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，注意該反應中水是反應物；
（2）Co₃O₄和硫代硫酸根離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成硫酸根離子、二價鈷離子和水；鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣；
（3）碳酸鈉溶液在過程Ⅲ中鋁離子能與碳酸根離子發(fā)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CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃；

解答 解：制備氧化鈷的大致流程為：制備流程為：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(fā)生反應：4Co₃O₄+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=12CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，得到含有鈷離子的溶液，然后調節(jié)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(jié)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(fā)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，改寫成離子方程式為：4Co₂O₃•CoO+S₂O₃ ^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O，
鹽酸具有還原性，能被Co₂O₃•CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環(huán)境，所以不用鹽酸，
故答案為：4Co₂O₃•CoO+S₂O₃ ^2-+22H⁺=12Co²⁺+2SO₄^2-+11H₂O；Co₂O₃•CoO可氧化鹽酸產生Cl₂污染環(huán)境；
（3）碳酸鈉溶液在過程Ⅲ中鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，反應的兩種方式為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
碳酸鈉溶液在過程Ⅳ中調整pH，提供CO₃^2-，使Co²⁺沉淀為CoCO₃，反應的離子方程式為：Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓，
故答案為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑；Co²⁺+CO₃^2-=CoCO₃↓；

點評 本題考查了金屬及其化合物的性質，考查氧化還原反應、離子反應、關系式計算等，題目難度中等，解答關鍵根據實驗流程利用氧化還原反應判斷發(fā)生的離子反應，側重對學生綜合能力的考查，是一道質量較好的能力考查題．