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；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)的工艺流程如下：

（1）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，能加快溶出率的操作有            、           。(写出两条)

（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：               ；               。

Answer

（1）加热；将固体粉碎或搅拌

（2）4Co2O3·CoO+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O；防止生成Cl2污染空气

（3）2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；Co2++CO32-=CoCO3↓

【解析】

试题分析：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）过程I中采用NaOH溶液溶出废料中的Al，能加快溶出率的操作有加热；将固体粉碎或搅拌，适当增大氢氧化钠的浓度等，故答案为：加热；将固体粉碎或搅拌等；

（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++2SO42-+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++2SO42-+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++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调整pH，提供CO32-，使Co2+沉淀为CoCO3，反应的离子方程式为：Co2++CO32-=CoCO3↓，故答案为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑；Co2++CO32-=CoCO3↓。

【考点定位】考查物质的制备工艺流程、物质的分离提纯和鉴别

【名师点晴】本题考查了金属及其化合物的性质，考查氧化还原反应、离子反应、关系式计算等，题目难度中等，解答关键根据实验流程利用氧化还原反应判断发生的离子反应，侧重对学生综合能力的考查，是一道质量较好的能力考查题。