Question

（18分）廢舊硬質合金刀具中含碳化鎢(WC)、金屬鈷(Co)及少量雜質鐵，利用電解法回收WC和制備Co_xO_y，的工藝流程簡圖如下：


（1）電解時廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，鹽酸的作用是______。
（2）通人氨氣的目的是調節(jié)溶液的pH，除去鐵元素。由表中的數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇pH最大范圍是____________。
（3）實驗測得NH₄HCO₃溶液顯堿性，制備CoCO₃時，選用的加料方式是_______（填代號），原因是_______。
a．將濾液與NH₄HCO₃溶液同時加入到反應容器中
b．將濾液緩慢加入到盛有NH₄HCO₃溶液的反應容器中
c．將NH₄HCO₃溶液緩慢加入到盛有濾液的反應容器中
寫出生成CoCO₃的離子方程式______________________________________。
（4）實驗中獲得的若洗滌不充分，在焙燒時會產生污染性氣體，該污染性氣體的成分為_______________（填化學式）。
（5）實驗室用下列裝置制取，并測定其化學式。

①裝置A制得的中含有少量Cl₂，則裝置B中所盛放的試劑為______（填代號）。
a．NaHCO₃溶液    b．NaOH溶液    c．KMnO₄溶液    d．飽和NaCI溶液
②在CoCO₃完全轉化為后，若稱得E管增重4．40g，D管內殘留物質的質量是8．30g，則生成物的化學式為____________。
③若缺少裝置F，則導致的值______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

Answer 1

(l)作電解質溶液。（2）3.2≤pH＜5.8。
（3）c，防止生成氫氧化鈷沉淀；Co²⁺+2HCO₃^—CoCO₃↓+CO₂↑+H₂O。（4）HCl和NH₃。（5）①b；②Co₂O₃。③偏大。

試題分析：由題給工藝流程知，以鹽酸為電解質溶液，以廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，進行電解，生成WC，溶液中含有亞鐵離子和Co²⁺，加入雙氧水，將亞鐵離子氧化為鐵離子，通入氨氣，調節(jié)pH在3.2到5.8之間，將鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀過濾除去，濾液中含有Co²⁺，加入碳酸氫銨溶液生成碳酸鈷，焙燒生成CoxOy。(l)電解時廢舊刀具作陽極，不銹鋼作陰極，鹽酸的作用是作電解質溶液。（2）通人氨氣的目的是調節(jié)溶液的pH，除去鐵元素。由表中的數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇pH最大范圍是3.2≤pH＜5.8。（3）實驗測得NH₄HCO₃溶液顯堿性，制備CoCO₃時，為防止生成氫氧化鈷沉淀，選用的加料方式是c．將NH₄HCO₃溶液緩慢加入到盛有濾液的反應容器中。生成CoCO₃的離子方程式為Co²⁺+2HCO₃^—CoCO₃↓+CO₂↑+H₂O。（4）實驗中獲得的若洗滌不充分會含有氯化銨雜質，在焙燒時氯化銨分解會產生污染性氣體HCl和NH₃。（5）由題給裝置圖可知，實驗通過測定裝置E中的增重，確定生成的二氧化碳的質量，再利用n（C）=n（Co）可知Co_xO_y中Co的物質的量，進而計算Co的質量，裝置D管內殘留物質是Co_xO_y，計算出氧元素質量，再計算氧原子的物質的量，根據(jù)原子物質的量之比確定化學式。①裝置A中制得的O₂中含有少量的Cl₂，B裝置中所盛放的物質用于吸收Cl₂，a、飽和NaHCO₃溶液可以吸收氯氣，但生成二氧化碳，影響二氧化碳質量的測定，錯誤；b、NaOH溶液可以吸收氯氣，氧氣的量不變，正確；c．c．KMnO₄溶液不能吸收氯氣，錯誤；d．飽和NaCl溶液不能吸收氯氣，錯誤；選b；②E管增重4.40g是二氧化碳的質量，物質的量為0.1mol，根據(jù)化學式CoCO₃可知，n（Co）=n（C）=0.1mol，Co的質量為0.1mol×59g/mol=5.9g，D管內殘留物質的質量8.30g是Co_xO_y的質量，Co_xO_y中氧元素質量為8.3g-5.9g=2.4g，氧原子的物質的量n（O）=0.15mol，n（Co）：n（O）=0.1mol：0.15mol=2：3，該鈷的氧化物的化學式為Co₂O₃。③缺少F裝置，裝置E中堿石灰可以吸收空氣中水蒸氣、二氧化碳，造成二氧化碳質量偏大，進而Co的質量偏大，x/y的值偏大。