某工业废料中主要含有Al2O3、Co2O3•CoO、少量Fe3O4等金属氧化物(Co2O3•CoO不与强碱反应...
问题详情:
某工业废料中主要含有Al2O3、Co2O3•CoO、少量Fe3O4等金属氧化物(Co2O3•CoO不与强碱反应).实验室科技人员欲将之分离并制备相关物质,设计流程如下:
(1)过程Ⅰ中的*作名称是__,写出过程Ⅰ发生反应的化学方程式____________.
(2)溶液a中含有金属离子有 _________________.
(3)溶液a中逸出的黄绿*气体是*气,下列说法不正确的是_________.
①*气是有漂白*的**气体
②液*和*水均为液体,且都含有*分子
③将*气通入碱液时,*气既是氧化剂,又是还原剂
④次**见光易分解,说明次**是弱*
⑤向*水中滴**银溶液,有白*沉淀生成,说明*水中含Cl-
(4)写出过程Ⅱ发生反应的离子方程式:_______________________________.
高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
则充电时阳极反应式为_________________________________________________.
(5)Co可以形成CoC2O4•2H2O(M为183g/mol),5.49g该晶体在空气中加热,在不同温度下分别得到一种固体物质,其质量如表:
温度范围(℃) | 固体质量(g) |
150﹣210 | 4.41 |
290﹣320 | 2.41 |
890﹣920 | 2.25 |
经测定,210℃~290℃过程中,产生的气体只有CO2,则此过程发生的化学反应方程式为:______________________________________________________.
【回答】
【*】 (1). 过滤 (2). Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O (3). Co2+、Fe3+ (4). ①、④ (5). 2Fe(OH)3+3ClO﹣+4OH﹣═2FeO42﹣+5H2O+3Cl﹣ (6). Fe(OH)3﹣3e﹣+5OH﹣═FeO42﹣+4H2O (7). 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2
【解析】试题分析:本题以含有Al2O3、Co2O3•CoO、少量Fe3O4等金属氧化物的工业废料为原料进行物质的分离和制备为载体,考查工业流程的分析、Cl2的*质、二次电池电极反应式的书写、热重分析的计算。废料样品中加入足量的NaOH溶液,其中Al2O3发生反应而溶解,Co2O3•CoO、Fe3O4不溶,过程I为过滤*作,得到的滤渣中主要含Co2O3•CoO、Fe3O4;滤渣中加入足量HCl,由流程知,Co2O3•CoO与HCl反应生成CoCl2和Cl2(黄绿*气体),反应的方程式为Co2O3•CoO+8HCl=3CoCl2+Cl2↑+4H2O,通过此反应说明Co2O3•CoO具有强氧化*(氧化*比Cl2强),在此过程中Fe3O4也发生反应转化成FeCl3,溶液a中的溶质为CoCl2、FeCl3和HCl;将溶液a的pH调至3.7~8产生红褐*沉淀,FeCl3转化成Fe(OH)3沉淀而分离出来,此时得到的滤液的主要成分为CoCl2;过程II用Fe(OH)3与KClO、KOH反应制备K2FeO4,此反应中Fe(OH)3被氧化成FeO42-,ClO-被还原成Cl-,反应的化学方程式为3KClO+2Fe(OH)3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O;滤液中加入Na2CO3产生CoCO3沉淀,CoCO3在高温下分解产生CoO。
(1)过程I的*作是过滤。过程I中Al2O3与NaOH反应的方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O。
(2)根据上述分析,溶液a中的金属离子有Co2+、Fe3+。
(3)①Cl2没有漂白*,错误;②液*为纯净物,只有*气分子,*水为混合物,其中含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、少量OH-,正确;③将*气通入碱液时,发生反应:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,*气既是氧化剂又是还原剂,正确;④次**见光易分解,说明次**具有不稳定*,不是弱**,错误;⑤向*水中滴**银溶液,有白*沉淀生成,说明*水中含Cl-,正确;*选①、④。
(4)过程II反应的化学方程式为3KClO+2Fe(OH)3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O,离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO﹣+4OH﹣═2FeO42﹣+5H2O+3Cl﹣。充电时的反应方程式为3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH =3Zn+2K2FeO4+8H2O,充电时阳极发生失电子的氧化反应,则充电时阳极反应式为Fe(OH)3﹣3e﹣+5OH﹣═FeO42﹣+4H2O。
(5)n(CoC2O4•2H2O)=5.49g183g/mol=0.03mol,其中含有结晶水的质量为0.06mol18g/mol=1.08g;210℃时固体的质量为4.41g,固体质量减少5.49g-4.41g=1.08g,则210℃时固体为CoC2O4;210℃~290℃过程中产生的气体只有CO2,则290℃固体为Co的氧化物,290℃时固体的质量为2.41g,根据Co守恒,其中n(Co)=0.03mol,m(Co)=0.03mol59g/mol=1.77g,n(O)==0.04mol,n(Co):n(O)=3:4,则290℃时固体为Co3O4,210℃~290℃反应过程中Co的化合价升高,所以有O2参与反应,则210℃~290℃过程中反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。
【点睛】热重分析的计算思路:一般是先逐步失去结晶水→物质分解→最后通常变成金属的氧化物,计算时抓固体中金属元素的守恒列式。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题
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