Question

【題目】CoCO3可用作選礦劑、催化劑及偽裝涂料的顏料。以含鈷廢渣(主要成CoO、Co2O3，還含有Al2O3、ZnO等雜質(zhì))為原料制備CoCO3的一種工藝流程如下：

下表是相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L-1計(jì)算)：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Co2+	7.6	9.4
Al3+	3.0	5.0
Zn2+	5.4	8.0

（1）寫出“酸溶”時發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。

（2）“除鋁”過程中需要調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為______________，形成沉渣時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________。

（3）在實(shí)驗(yàn)室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有____________；上述“萃取”過程可表示為ZnSO4(水層)+2HX(有機(jī)層) ZnX2(有機(jī)層)+H2SO4(水層)，由有機(jī)層獲取ZnSO4溶液的操作是_________________________。

（4）“沉鈷”時，Na2CO3溶液滴加過快會導(dǎo)致產(chǎn)品不純，請解釋原因_________________。

（5）在空氣中煅燒CoCO3生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO2的體積為0.672L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則該鈷氧化物的化學(xué)式為____________________。

Answer 1

【答案】 Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O 5.0～5.4 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑ 分液漏斗，燒杯 向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層 Na2CO3溶液滴加過快，會導(dǎo)致局部堿性過強(qiáng)而產(chǎn)生Co(OH)2 Co3O4

【解析】試題分析：本題以含鈷廢渣為原料制備CoCO3的流程為載體，考查流程的分析、方程式的書寫、物質(zhì)的分離和提純、鹽類的水解和化學(xué)式的確定。

（1）“酸溶”時加入H2SO4和SO2，由于SO2具有還原性，SO2將鈷廢渣中+3價(jià)的Co還原為+2價(jià)，“酸溶”時發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)為：CoO+H2SO4=CoSO4+H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O、ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Co2O3+SO2+H2SO4=2CoSO4+H2O。

（2）“除鋁”過程中Al3+完全沉淀，其它金屬陽離子不形成沉淀，根據(jù)Co2+、Al3+、Zn2+開始沉淀和沉淀完全的pH，“除鋁”過程中需要調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為5.0~5.4。形成沉渣時加入的是Na2CO3，發(fā)生的是Al3+與CO32-的雙水解反應(yīng)，形成沉渣時反應(yīng)的離子方程式為2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑。

（3）在實(shí)驗(yàn)室里，萃取操作用到的玻璃儀器主要有分液漏斗、燒杯。由有機(jī)層獲得ZnSO4溶液，要使平衡ZnSO4（水層）+2HX（有機(jī)層）ZnX2（有機(jī)層）+H2SO4（水層）逆向移動，所以要向有機(jī)層中加入硫酸然后分液，由有機(jī)層獲得ZnSO4溶液的操作是：向有機(jī)層中加入適量的硫酸溶液充分振蕩，靜置，分離出水層。

（4）“沉鈷”時是向CoSO4溶液中加入Na2CO3溶液產(chǎn)生CoCO3沉淀，由于Na2CO3溶液呈堿性，若Na2CO3溶液滴加過快會導(dǎo)致局部堿性過強(qiáng)而產(chǎn)生Co（OH）2沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品CoCO3中混有Co（OH）2。

（5）n（CO2）==0.03mol，根據(jù)C守恒，n（CoCO3）=n（CO2）=0.03mol；根據(jù)Co守恒，n（Co）=0.03mol，氧化物中n（O）==0.04mol，n（Co）：n（O）=0.03mol：0.04mol=3:4，該鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。