钴酸锂(LiCoO2)是锂离子电池的电极材料。以水钴矿(主要成分为Co2O3 ，含少量Fe2O3、MgO、CaO、SiO2等杂质)为原料制备LiCoO2的工艺流程如图所示。已知：①在水中不稳定，易溶于有机溶剂；②常温下，，。回答下列问题：

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1. 钴酸锂(LiCoO₂)是锂离子电池的电极材料。以水钴矿(主要成分为Co₂O₃ ，含少量Fe₂O₃、MgO、CaO、SiO₂等杂质)为原料制备LiCoO₂的工艺流程如图所示。

已知：① $\text{[math]}$ 在水中不稳定，易溶于有机溶剂；

②常温下， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 钴位于元素周期表区；Li₂CO₃中阴离子的空间结构为。

(2) 滤渣的主要成分是(填化学式)；“酸浸”工序中不能用盐酸替代硫酸，可能的原因是。

(3) “除钙、镁”工序得到的滤液中 $\text{[math]}$ 。

(4) 在水中的稳定性： $\text{[math]}$ (填“>”“=”或“<”) $\text{[math]}$ 。“有机相”可循环用于(填“酸浸”“除钙、镁”或“萃取”)工序。

(5) “煅烧”工序发生主要反应的化学方程式为。

(6) 神舟十八号载人飞船首次采用“锂离子电池”作电源，某种锂离子电池放电时工作原理如图所示。充电时a极的电极反应式为。

【考点】

难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质; 物质的分离与提纯; 电解池工作原理及应用;

【答案】

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流程题困难

1. 铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下：

资料：ⅰ、钛白粉废渣成分：主要为 $\text{[math]}$ ，含少量 $\text{[math]}$ 和不溶物

ⅱ、 $\text{[math]}$

ⅲ、0.1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ ，开始沉淀时 $\text{[math]}$ ，完全沉淀时 $\text{[math]}$

0.1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ ，开始沉淀时 $\text{[math]}$ ，完全沉淀时 $\text{[math]}$

(1) 纯化

①加入过量铁粉的目的是。

②充分反应后，分离混合物的方法是。

(2) 制备晶种

为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。过程及现象是：向一定浓度 $\text{[math]}$ 溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色，滴加氨水至 $\text{[math]}$ 为6.0时开始通空气并记录 $\text{[math]}$ 变化(如图)：

①产生白色沉淀的离子方程式是。

②产生白色沉淀后的 $\text{[math]}$ 低于资料ⅲ中的6.3.原因是：沉淀生成后 $\text{[math]}$ 0.1 $\text{[math]}$ (填“>”“=”或“<”)。

③0- $\text{[math]}$ 时段， $\text{[math]}$ 几乎不变； $\text{[math]}$ 时段， $\text{[math]}$ 明显降低，结合方程式解释原因：。

(3) 产品纯度测定

铁黄纯度可以通过产品的耗酸量确定。

资料： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 不与稀碱液反应。

加入 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液 $\text{[math]}$ ，消耗 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液 $\text{[math]}$ ，则铁黄样品的纯度为(用质量分数表示， $\text{[math]}$ 的摩尔质量：89 $\text{[math]}$ )。

流程题困难

2. 利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下，完全沉淀时离子浓度为1×10^-5mol/L：

沉淀物	Fe(OH)₃	Fe(OH)₂	Co(OH)₂	Co(OH)₃	Al(OH)₃	Ni(OH)₂
开始沉淀pH	2.2	7.4	7.6	0.1	4.0	7.6
完全沉淀pH	3.2	8.9	9.2	1.1	5.2	9.2

(1) Fe在周期表中的位置为，Co的价电子排布图为。用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有(写出一种合理方法即可)。

(2) 沉淀A的成分，“浸出液”调节pH的范围为。

(3) 向Co(OH)₃中加入H₂SO₄-H₂O₂混合液的离子方程式为。

(4) “母液1”中加入NaClO的作用为；“母液2”中通入NH₃使Ni²⁺充分沉淀，若此时溶液的pH为10，此时溶液中c(Ni²⁺)为mol/L；“母液3”中可用NH₄HCO₃代替Na₂CO₃制得CoCO₃ ，写出该反应的离子方程式；由“母液4”获取醋酸钴晶体的操作是、过滤、洗涤。

流程题普通

用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体 $\text{[math]}$ 。有如下操作：

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀	2.7	5.4	8.1
沉淀完全	3.7	6.9	9.6

（1）“酸浸”后所得溶液中含有的阳离子有________种。

（2）“氧化”步骤中，氧化剂A可选用________。(不定项)

A．浓 $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

该步骤中检验 $\text{[math]}$ 是否被完全氧化能否用 $\text{[math]}$ ________(选填“是”或“否”)，理由是________。

（3）“过滤”步骤中，试剂B的作用是__________。

A. 提高溶液的 $\text{[math]}$

B. 降低溶液的 $\text{[math]}$

C. 使 $\text{[math]}$ 完全沉淀

D. 使 $\text{[math]}$ 完全沉淀

（4）“过滤”步骤，为提高产品纯度并减少原料损耗，应将溶液 $\text{[math]}$ 范围控制在________。

________ $\text{[math]}$ ___________。

（5）“过滤”步骤，要得到较纯的产品，试剂B可选用___________。

A. $\text{[math]}$

B. $\text{[math]}$

C. $\text{[math]}$

D. $\text{[math]}$

（6）从滤液中得到晶体的步骤：________→冷却结晶→过滤→________→低温烘干。

为了测定制得的氯化铜晶体 $\text{[math]}$ 中x值，某兴趣小组设计了两种实验方案：

方案一：称取 $\text{[math]}$ 晶体灼烧至质量不再减轻为止、冷却、称量所得无水 $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ 。

方案二：称取 $\text{[math]}$ 晶体、加入足量 $\text{[math]}$ 溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止、冷却、称量所得固体的质量为 $\text{[math]}$ 。

（7）试评价上述两种实验方案，其中正确的方案是________(选填“方案一”或“方案二”)，据此计算得________(用含m、n的代数式表示)。

流程题普通