Question

（18分）废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法回收WC和制备Co_xO_y，的工艺流程简图如下：

（1）电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是______。

    （2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是____________。

    （3）实验测得NH₄HCO₃溶液显碱性，制备CoCO₃时，选用的加料方式是_______（填代号），原因是_______。

    a．将滤液与NH₄HCO₃溶液同时加入到反应容器中

    b．将滤液缓慢加入到盛有NH₄HCO₃溶液的反应容器中

    c．将NH₄HCO₃溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中

    写出生成CoCO₃的离子方程式______________________________________。

    （4）实验中获得的若洗涤不充分，在焙烧时会产生污染性气体，该污染性气体的成分为_______________（填化学式）。

（5）实验室用下列装置制取，并测定其化学式。

    ①装置A制得的中含有少量Cl₂，则装置B中所盛放的试剂为______（填代号）。

    a．NaHCO₃溶液    b．NaOH溶液    c．KMnO₄溶液    d．饱和NaCI溶液

    ②在CoCO₃完全转化为后，若称得E管增重4．40g，D管内残留物质的质量是8．30g，则生成物的化学式为____________。

  ③若缺少装置F，则导致的值______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

Answer

(l)作电解质溶液。（2）3.2≤pH＜5.8。

（3）c，防止生成氢氧化钴沉淀；Co2++2HCO3—CoCO3↓+CO2↑+H2O。（4）HCl和NH3。（5）①b；②Co2O3。③偏大。

【解析】

试题分析：由题给工艺流程知，以盐酸为电解质溶液，以废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，进行电解，生成WC，溶液中含有亚铁离子和Co2+，加入双氧水，将亚铁离子氧化为铁离子，通入氨气，调节pH在3.2到5.8之间，将铁离子转化为氢氧化铁沉淀过滤除去，滤液中含有Co2+，加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钴，焙烧生成CoxOy。(l)电解时废旧刀具作阳极，不锈钢作阴极，盐酸的作用是作电解质溶液。（2）通人氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择pH最大范围是3.2≤pH＜5.8。（3）实验测得NH4HCO3溶液显碱性，制备CoCO3时，为防止生成氢氧化钴沉淀，选用的加料方式是c．将NH4HCO3溶液缓慢加入到盛有滤液的反应容器中。生成CoCO3的离子方程式为Co2++2HCO3—CoCO3↓+CO2↑+H2O。（4）实验中获得的若洗涤不充分会含有氯化铵杂质，在焙烧时氯化铵分解会产生污染性气体HCl和NH3。（5）由题给装置图可知，实验通过测定装置E中的增重，确定生成的二氧化碳的质量，再利用n（C）=n（Co）可知CoxOy中Co的物质的量，进而计算Co的质量，装置D管内残留物质是CoxOy，计算出氧元素质量，再计算氧原子的物质的量，根据原子物质的量之比确定化学式。①装置A中制得的O2中含有少量的Cl2，B装置中所盛放的物质用于吸收Cl2，a、饱和NaHCO3溶液可以吸收氯气，但生成二氧化碳，影响二氧化碳质量的测定，错误；b、NaOH溶液可以吸收氯气，氧气的量不变，正确；c．c．KMnO4溶液不能吸收氯气，错误；d．饱和NaCl溶液不能吸收氯气，错误；选b；②E管增重4.40g是二氧化碳的质量，物质的量为0.1mol，根据化学式CoCO3可知，n（Co）=n（C）=0.1mol，Co的质量为0.1mol×59g/mol=5.9g，D管内残留物质的质量8.30g是CoxOy的质量，CoxOy中氧元素质量为8.3g-5.9g=2.4g，氧原子的物质的量n（O）=0.15mol，n（Co）：n（O）=0.1mol：0.15mol=2：3，该钴的氧化物的化学式为Co2O3。③缺少F装置，装置E中碱石灰可以吸收空气中水蒸气、二氧化碳，造成二氧化碳质量偏大，进而Co的质量偏大，x/y的值偏大。

考点：