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钴（Co）及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如...

钴（Co）及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如下（废料中含有Al、Li、Co2O3和Fe2O3等物质）。

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已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，Li2CO3微溶于水；

②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表：

　

Fe3+

Co2+

Co3+

Al3+

pH（开始沉淀）

1.9

7.15

-0.23

3.4

pH（完全沉淀）

3.2

9.15

1.09

4.7

请回答：

（1）步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式                                   。

（2）步骤Ⅱ中Co2O3与盐酸反应的离子方程式                                   。

（3）步骤Ⅲ中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，应调节溶液的pH范围是               ；废渣中的主要成分为                   。

（4）步骤Ⅲ中NaF参与的反应对步骤Ⅳ所起的作用是                                      

（5）在空气中加热5.49 g草酸钴晶体（CoC2O4·2H2O）样品，[ M (CoC2O4·2H2O) = 183 g/mol ]   受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质，其质量如下表。

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，此过程发生反应的化学方程式是               

 

（1）2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2－+ 3H2↑ （2）Co2O3 + 6H+ + 2Cl- = 2Co2++ Cl2↑+ 3H2O （3）3.2-7.15；Fe(OH)3、LiF （4）降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀。 （5）3CoC2O4 + 2O2  Co3O4 + 6CO2  【解析】 试题分析：（1）步骤Ⅰ中得到含铝溶液是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2－+ 3H2↑； （2）氧化钴氧化盐酸溶液中氯化氢为氯气，结合原子守恒和电子守恒分析配平书写离子方程式，钴元素化合价降低为+2价．氯元素化合价-1价变化为0价，反应的离子方程式Co2O3 + 6H+ + 2Cl- = 2Co2++ Cl2↑+ 3H2O； （3）根据流程图可知，步骤Ⅲ中加Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH，沉淀铁离子，但不能沉淀钴离子，依据表中数据分析判断调节溶液的pH范围是3.2—7.15；加入碳酸钠溶液调节pH值，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，加入NaF，使Li＋转化为LiF沉淀，所以废渣中的主要成分是Fe(OH)3、LiF。 （4）NaF与溶液中的Li+形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是降低溶液中Li+浓度，避免步骤Ⅳ中产生Li2CO3沉淀； （5）计算晶体物质的量n=5.49g÷183g/mol=0.03mol，失去结晶水应为0.06mol，固体质量变化=0.06mol×18g/mol=1.08g，图表数据可知，150～210固体质量变化=5.49g=4.41g=1.08g，说明210°C失去结晶水得到CoC2O4，210～290℃过程中是CoC2O4发生的反应，产生的气体只有CO2 ，依据元素守恒得到生成CO2物质的量为0.06mol，质量=0.06mol×44g/mol=2.64g，气体质量共计减小=4.41g-2.41g =2g，说明说明有气体参加反应，该气体应为氧气，则反应的氧气的质量=2.64g-2g=0.64g，O2物质的量=0.64g÷32g/mol=0.02mol；n（CoC2O4）：n（O2）：n（CO2）=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依据原子守恒配平书写反应的化学方程式为3CoC2O4 + 2O2  Co3O4 + 6CO2 。 【考点定位】考查流程分析判断，物质的性质，化学方程式的计算等知识。 【名师点睛】本题考查流程分析判断，物质性质的理解应用，主要是固体受热过程中质量变化来计算及化学方程式书写，掌握基础是关键，题目难度中等。具体分析如下：废料中加入氢氧化钠溶液碱浸，得到钴渣，加入盐酸溶解后发生氧化还原反应，氧化钴氧化氯离子为氯气，过滤得到酸溶的溶液，加入碳酸钠溶液和NaF溶液净化，除去锂离子和铁离子，在滤液中加入碳酸钠溶液沉淀钴离子为碳酸钴沉淀，加入盐酸和草酸铵溶液得到草酸钴晶体，高温分解得到氧化钴。  
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综合利用海水资源是一个重要的研究课题，下面是工业上用海水制备食盐、纯碱、金属镁等物质的一种流程：

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完成下列填空

（1）气体Y是       (填化学式)，溶液II中发生反应的化学方程式是：              。实验室可用右图装置模拟此制备过程，仪器c的名称              ，反应时a管应通入               。

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（2）为了测定碳酸氢钠中杂质氯元素的含量，先称取a g试样用蒸馏水溶解，再用足量稀硝酸酸化，配成100 mL溶液，取出20 mL注入锥形瓶中，然后用c mol/LAgNO3标准溶液滴定Cl－，K2CrO4溶液为指示剂。已知：常温下Ksp(AgCl)＝2×10－10 ，Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12 ，Ag2CrO4为砖红色。

①当Cl－恰好沉淀完全即溶液中残余c(Cl－)＝1.0×10－5 mol·L－1，则此时溶液中的c(CrO42-)＝         mol·L－1。

②滴定过程中，使用棕色滴定管的原因是                                      ；当观察到出现                          时停止滴定，若此时消耗了AgNO3标准溶液v mL，则碳酸氢钠样品中杂质氯元素的质量分数表达式为                      。

③下列情况会造成实验测定结果偏低的是        。

a．盛放AgNO3溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗

b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失

c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数

 

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碳、氮广泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能优良，在工业生产和科技领域有重要用途。

（1）氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300～1700oC的氮气流中反应制得：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g) 满分5 manfen5.com Si3N4(s)+6CO(g)。⊿H ＝-1591．2 kJ/mol，则该反应每转移1mole—，可放出的热量为          。

（2）某研究小组现将三组CO(g)与H2O(g)的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO(g)+H2O(g)满分5 manfen5.com CO2(g)+H2(g)，得到如下数据：

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① 实验1中，前5min的反应速率v(CO2)＝               。

②下列能判断实验2已经达到平衡状态的是           。

a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化      b．容器内压强不再变化

c．混合气体的密度保持不变                   d．v正(CO) ＝v逆（CO2）

e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

③若实验2的容器是绝热的密闭容器，实验测得H2O(g)的转化率H2O%随时间变化的示意图如下图所示， b点v正     v逆（填“＜”、“＝”或“＞”），t3～t4时刻，H2O(g)的转化率H2O%降低的原因是                                      。

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（3）利用CO与H2可直接合成甲醇，下图是由“甲醇-空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，写出以石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式                     ，利用该电池电解1L 0.5mol/L的CuSO4溶液，当消耗560mLO2（标准状况下）时，电解后溶液的pH＝         （溶液电解前后体积的变化忽略不计）。

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U、V、W、X为四种短周期元素，有关这四种元素的说法中一定正确的是 (     )

元素

U

V

W

X

原子半径（nm）

0.077

0.075

0.102

0.099

最高正价或最低负价

+4

+5

－2

－1

A．V的氢化物与X的氢化物反应的产物只含有共价键

B．1molX的单质参加氧化还原反应时转移的电子数为1.204×1024

C．U与W形成UW2时各原子均满足8电子稳定结构

D．0.3molCu分别与足量HVO3和H2WO4的稀溶液反应均产生0.2mol气体

 

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已知:常温下浓度为0.1 mol·L-1的下列溶液的pH如表:             

溶质

NaF

NaClO

Na2CO3

pH

7.5

9.7

11.6

下列有关说法正确的是 (     )

A．在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：H2CO3＜HClO＜HF

B．若将CO2通入0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中至溶液中性,则溶液中2c (CO32ˉ)+ c (HCO3ˉ)= 0.1 mol·L-1

C．根据上表,水解方程式ClOˉ+ H2O满分5 manfen5.comHClO + OHˉ的水解常数K≈10ˉ7.6

D．向上述NaClO溶液中通HF气体至恰好完全反应时：c(Na+)＞c(F—)＞c(H+)＞c(HClO)＞c(OH—)

 

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传感器可以检测空气中SO2的含量，传感器工作原理如下图所示。下列叙述正确的是(     )

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A．b为电源的正极

B．负极反应式 Ag - e- + Cl- = AgCl

C．当电路中电子转移为5×10-5 mol时进入传感器的SO2为 1.12 mL

D．阴极的电极反应式是2HSO3-+2H++2e-= S2O42-+2H2O

 

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