CoO是电子陶瓷所需的重要原料，工业上可用含有Co2O3、Fe2O3、Li和Al等物质的废料制备CoO．生产流程如图：已知：①Li2CO3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+Co

Question

CoO是电子陶瓷所需的重要原料，工业上可用含有Co₂O₃、Fe₂O₃、Li和Al等物质的废料制备CoO．生产流程如图：

已知：①Li₂CO₃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

（1）为提高碱溶速率，除适当增大NaOH溶液浓度、提高反应温度外，还可采取的措施有___．
（2）步骤Ⅱ中酸溶时发生了反应：Co₂O₃+6H⁺+2Cl^-=2___+___↑+3H₂O，此反应的目的是___．
（3）步骤Ⅲ中加入Na₂CO₃溶液的作用是___，物质X的化学式为___．
（4）步骤Ⅲ中加入NaF对步骤Ⅳ所起的作用是___．
（5）操作A的步骤为___，将所得的草酸钴晶体高温灼烧，其热重分析图如图：写出B点物质的化学式：___，CD段发生反应的化学方程式为：___．

Answer 1

含钴废料中含有Co₂O₃、Fe₂O₃和少量Li、Al，向废料中加入NaOH溶液，只有Al和NaOH反应生成可溶性的NaAlO₂，Li和水反应生成微溶的LiOH，然后过滤得到滤渣Co₂O₃、Fe₂O₃ 和少量LiOH，滤液中含有NaOH和NaAlO₂，向滤渣中加入浓盐酸，发生反应Co₂O₃+6HCl=2CoCl₂+Cl₂↑+2H₂O、Fe₂O₃+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O、LiOH+HCl=LioCl+H₂O，得到含有Co的溶液，向溶液中加入碳酸钠溶液和NaF溶液，得到可溶性的CoCO₃和Fe（OH）₃和LiF沉淀，过滤得到滤渣Fe（OH）₃和LiF，滤液中含有CoCO₃，向滤液中再加入碳酸钠溶液，得到CoCO₃固体，将CoCO₃溶液于盐酸和草酸铵的混合溶液，经过滤、洗涤、干燥得到草酸钴晶体，煅烧草酸钴晶体得到CoO．（1）为提高碱溶速率，除适当增大NaOH溶液浓度、提高反应温度外，还可采取的措施有将废料研磨成更小颗粒，故答案为：将废料研磨成更小颗粒；
（2）步骤Ⅱ中酸溶时发生的离子反应为Co₂O₃+6H⁺+2Cl^-=2Co²⁺+Cl₂↑+3H₂O；发生此反应的目的是溶解Co₂O₃，将三价钴转化为Co²⁺，便于沉淀除去Fe³⁺，故答案为：Co²⁺、Cl₂；溶解Co₂O₃，将三价钴转化为Co²⁺，便于沉淀除去Fe³⁺；
（3）步骤Ⅲ中加入Na₂CO₃溶液的作用是调节溶液的pH，使溶液里的Fe³⁺完全转化为Fe（OH）₃，故答案为：调节溶液的pH；Fe（OH）₃；
（4）步骤Ⅲ中加入NaF对步骤Ⅳ所起的作用是降低溶液中Li⁺浓度，避免步骤Ⅵ中产生Li₂CO₃沉淀，故答案为：降低溶液中Li⁺浓度，避免步骤Ⅵ中产生Li₂CO₃沉淀；
（5）可通过过滤、洗涤及干燥草酸钴晶体；A为CoC₂O₄，n（CoC₂O₄）=(14.7g)/(147g/mol)=0.1mol，m（Co）=0.1mol×59g/mol=5.9g，则B点时，固体中氧元素的物质的量为n（o）=(7.5g-5.9g)/(16g/mol)=0.1mol，则钴与氧原子的物质的量之比为0.1mol：0.1mol=1：1，即B点固体物质的化学式为CoO，另外C点氧化物的质量为8.03g，则n（O）=(14.7g-8.03g)/(16g/mol)=0.133mol，钴与氧原子的物质的量之比为0.1mol：0.133mol=3：4，可知C点固体的化学式为Co₃O₄，推导出发生反应的化学方程式为6CoO+O₂=2Co₃O₄；故答案为：过滤、洗涤、干燥；CoO；6CoO+O₂=2Co₃O₄．