Question

13．某器具含碳化鎢（WC）、金屬鈷（Co）及雜質鐵等成分，以該廢舊器具及制造該器具的廢料為原料提取WC和金屬鈷的流程如下所示：

請回答下列問題：
（1）電解時廢舊器具作陽極，不銹鋼作陰極，鹽酸作電解質溶液，陽極反應式為：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺．
（2）圖中的肥料為氯化銨（NH₄Cl），加入雙氧水的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
（3）向濾液Ⅱ中加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]發(fā)生反應的離子方程式為Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓．
（4）焙燒草酸鈷（CoC₂O₄）的化學方程式是2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑．
（5）將洗滌液回收配成電解液，目的是回收利用鈷．濾餅的主要成分是Fe（OH）₃．
（6）將1t廢料經上述處理，所得濾餅洗滌干凈后焙燒得到固體80g，則雜質鐵的質量分數為0.0056%．

Answer 1

分析 某器具含碳化鎢（WC）、金屬鈷（Co）及雜質鐵等成分，用鹽酸作電解質，陽極是鐵與鈷發(fā)生氧化反應，陰極是氫離子放電生成氫氣，提到含氯化銨、氯化亞鈷和氯化亞鐵的混合體系，加入過氧化氫將亞鐵氧化成鐵離子，然后充入氨氣調節(jié)溶液的PH使鐵離子沉淀完全，所以濾餅的主要成分是氫氧化鐵，向濾液中加入草酸銨使溶液中的鈷離子完全沉淀，然后高溫加熱草酸鈷得到單質鈷，
（1）陽極發(fā)生氧化反應，活潑金屬鐵和鈷失電子；
（2）圖中的肥料為氯化銨；加入雙氧水的目的是將亞鐵氧化成易沉淀的鐵離子；
（3）向濾液Ⅱ中加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]是草酸根離子與鈷離子發(fā)生復分解反應，生成難溶的草酸鈷；
（4）焙燒草酸鈷（CoC₂O₄）分解是自身的氧化還原反應，根據得失電子守恒，化學方程式是：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑；
（5）將洗滌液回收配成電解液，目的是提高鈷離子的利用率；濾餅的主要成分是氫氧化鐵；
（6）單質鈷放電說明單質鐵已放電完全，所以鐵全部轉化為濾餅中的鐵，根據鐵守恒分析解答．

解答 解：（1）陽極發(fā)生氧化反應，活潑金屬鐵和鈷失電子，電極反應式為：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Co-2e^-=Co²⁺、Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）圖中的肥料為氯化銨；加入雙氧水的目的是將亞鐵氧化成易沉淀的鐵離子，故答案為：氯化銨（NH₄Cl）；將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（3）向濾液Ⅱ中加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]是草酸根離子與鈷離子發(fā)生復分解反應，生成難溶的草酸鈷，發(fā)生反應的離子方程式為Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓，故答案為：Co²⁺+C₂O₄ ^2-=CoC₂O₄↓；
（4）焙燒草酸鈷（CoC₂O₄）分解是自身的氧化還原反應，根據得失電子守恒，化學方程式是：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑，故答案為：2CoC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Co₂O₃+3CO↑+CO₂↑；
（5）將洗滌液回收配成電解液，目的是提高鈷離子的利用率；濾餅的主要成分是氫氧化鐵，故答案為：回收利用鈷； Fe（OH）₃；
（6）單質鈷放電說明單質鐵已放電完全，所以鐵全部轉化為濾餅中的鐵，將所得濾餅洗滌干凈后焙燒得到固體80g，所以氧化鐵為80g，物質的量為：0.5mol，則雜質鐵的質量分數為：$\frac{0.5×2×56}{1000000}×100%$=0.0056%，故答案為：0.0056%．

點評 本題考查了物質的分離提純方法和操作的綜合應用，考查氧化還原反應、離子反應、關系式計算等，題目難度中等，解答關鍵根據實驗流程利用氧化還原反應判斷發(fā)生的離子反應，側重對學生綜合能力的考查，是一道質量較好的能力考查題．