对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(…——2021 高考化学第 18 题答案解析

【答案】 (1). +6 (2). 3Al OH (3). $24MoO-+ 2Ba+= 4BaMoO$↓ (4).
9781114.710 mol/2.610L103.5 10----´´´´´´
(5). 3NaHCO (6). 3NH (7). 2 3Al O (8). 4 :1

【解析】
【分析】由题中信息可知，废催化剂与氢氧化钠一起焙烧后，铝和钼都发生了反应分别转化为偏铝酸钠和
钼酸钠，经水浸、过滤，分离出含镍的固体滤渣，滤液I 中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝
沉淀，过滤得到的沉淀 X 为氢氧化铝，滤液II 中加入适量的氯化钡溶液沉钼后，过滤得到钼酸钡。
【详解】 （1）“焙烧”中，有 2 4Na MoO生成，其中 Na 和 O 的化合价为+1 和-2，根据化合价的代数和为 0
可知，Mo元素的化合价为+6。
（2）“沉铝”中，偏铝酸钠转化为氢氧化铝，因此，生成的沉淀X为 3Al OH。
（3）①滤液 II 中含有钼酸钠，加入氯化钡溶液后生成 4BaMoO沉淀，该反应的离子方程式为
$24MoO-+ 2Ba+= 4BaMoO$↓。
②若开始生成 3BaCO沉淀，则体系中恰好建立如下平衡： 23 4 43+ BaCO HHCO BaMoO MoO- +-+ +ƒ，
该反应的化学平衡常数为
+ $2+2- 2-2 43 44- 2-3 23+323( )c(H )c( )c( )c(Ba )(H ) ( )( ) c( )c( )c(BaBaMoOCO MoOMoOHCO HCO CO Ba) ( )COa spspK Kc cKc K--+= = =$。
为避免 4BaMoO中混入 3BaCO沉淀，必须满足
244323BaMoOMoOHCO( )(H ) ( )B( ( )C)a Oa spspK Kc cc K--+£，由于“沉钼”中pH
为 7.0， $7(H ) 1 10 mol/Lc+ -=$ ´，所以溶液中 $2372443BaM( )( )( ) 1 10oOMoOHCO BaCOmol/L ( )a spspK Kcc K---=$´ ´时，开始生成
3BaCO沉淀， 因此， 2-3 4c HCO :$c MoO =-$
7 7938412 11 10 mol/L ( )1 10 mol/LBaCO2.6 10BaMoO 3.5(4.)7 1010spa spKK K----- ´=´´´´´ ´´
时，应停止加入 2BaCl溶液。
（4）①滤液 I 中加入过量的二氧化碳，偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，同时生成碳酸氢钠，过滤得到的滤
液 II 中含有碳酸氢钠和钼酸钠。滤液II 中加入适量的氯化钡溶液沉钼后，因此，过滤得到的滤液Ⅲ中，主
要存在的钠盐有NaCl和 3NaHCO，故Y为 3NaHCO。
②根据侯氏制碱法的原理可知，往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后，通入足量 3NH，再通入足量 2CO，可
析出 3NaHCO。
（5）①由题中信息可知，致密的保护膜为一种氧化物，是由 2 2H O与AlAs反应生成的，联想到金属铝表
面容易形成致密的氧化膜可知，该氧化物为 2 3Al O。
②由Ga和Al同族、As和N同族可知，GaAs中显+3 价 （其最高价） 、As显-3 价。 在2 2H O与上层GaAs

的反应中，As元素的化合价变为+5 价，其化合价升高了8，As元素被氧化，则该反应的氧化剂为 2 2H O，
还原剂为GaAs。 2 2H O中的O 元素为-1 价，其作为氧化剂时，O 元素要被还原到-2 价，每个 2 2H O参加
反应会使化合价降低 2，根据氧化还原反应中元素化合价升高的总数值等于化合价降低的总数值可知，该反
应的氧化剂与还原剂物质的量之比为8 : 2 4 :$1=$。