從廢舊鋰離子電池【含LiCoO2、C6Li（Li嵌入石墨層間）、鋁箔、LiPF6電解質(zhì)和有機溶劑及少量的Cu、Fe、Ni、Zn】中回收鈷和鋰并制備Co3O4和Li2CO3的一種工藝流程如圖：
已知：該工藝條件下，浸取液中含有的五種金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表：
| 金屬離子 | Fe3+ | Co2+ | Cu2+ | Ni2+ | Zn2+ |
| 開始沉淀的pH | 1.9 | 7.6 | 4.2 | 6.7 | |
| 完全沉淀的pH | 3.2 | 9.2 | 6.7 | 8.4 | 8.5（pH=10.5時開始溶解） |
（1）“真空熱解”的溫度一般選擇600℃，沒有選擇更高溫度的主要原因是
溫度太高，碳容易轉(zhuǎn)化為CO，造成污染且能耗高
溫度太高，碳容易轉(zhuǎn)化為CO，造成污染且能耗高
。（2）“還原酸浸”中LiCoO2發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為
2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O
2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O
；該工藝中只用鹽酸也可將LiCoO2還原，該反應(yīng)的離子方程式為 2LiCoO2+2Cl-+4H+=2Li++Cl2↑+2Co2++2H2O
2LiCoO2+2Cl-+4H+=2Li++Cl2↑+2Co2++2H2O
；試分析選擇硫酸、H2O2溶液作浸取劑的優(yōu)點：使用過氧化氫作氧化劑不會引入新雜質(zhì)
使用過氧化氫作氧化劑不會引入新雜質(zhì)
（答一點）。（3）“凈化1”時調(diào)整溶液的pH為6.7，此時得到的沉淀有
Fe（OH）3、Zn（OH）2
Fe（OH）3、Zn（OH）2
（填化學式）。（4）Co2（OH）2CO3在空氣中加熱可制得Co3O4，該反應(yīng)的化學方程式為
3Co2（OH）2CO3+O2 2Co3O4+3CO2+3H2O
△
3Co2（OH）2CO3+O2 2Co3O4+3CO2+3H2O
。 △
（5）“凈化2”時，應(yīng)將溶液的pH調(diào)整為
8.5
8.5
～10.5
10.5
。（6）溶液中c（Li+）=1mol?L-1，為使“沉鋰”后溶液中c（Li+）≤0.02mol?L-1，則5L溶液中至少要加Na2CO3固體
1319.7
1319.7
g。【假設(shè)溶液體積不變，Ksp（Li2CO3）=8×10-4】【答案】溫度太高，碳容易轉(zhuǎn)化為CO，造成污染且能耗高；2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；2LiCoO2+2Cl-+4H+=2Li++Cl2↑+2Co2++2H2O；使用過氧化氫作氧化劑不會引入新雜質(zhì)；Fe（OH）3、Zn（OH）2；3Co2（OH）2CO3+O2 2Co3O4+3CO2+3H2O；8.5；10.5；1319.7
△
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：12引用：1難度：0.5
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1．為了保護環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（Fe主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其它反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原，應(yīng)選擇（填字母編號）。
A．KMnO4溶液 B．KCl溶液 C．KSCN 溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡，通入空氣引起溶液pH降低的原因是。
（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）═2FeCO3（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學方程式是。
（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料，該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%，將a kg質(zhì)量分數(shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計，按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3kg。發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：495引用：3難度：0.3 -
2．為了保護環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O═15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇（填字母編號）。
A．KMnO4溶液B．K3[Fe（CN）6]溶液C．KSCN溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5．2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是。
（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料，已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）△H=-1 648kJ?mol-1
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393kJ?mol-1
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）═2FeCO3（s）△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學方程式是。
（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS2═Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是。
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%．將akg質(zhì)量分數(shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3kg.（不需計算，寫出表達式即可）發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：28引用：2難度：0.5 -
3．四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體，用作電子計算機中存儲信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料（含有少量CaO、MgO、Ca（OH）2等物質(zhì)）制備Mn3O4的工藝流程如圖：
已知：①氧化時鼓入空氣使溶液的電位迅速上升；
②四氧化三錳中錳的化合價與四氧化三鐵中鐵的化合價類似。
回答下列問題：
（1）為提高“溶解”效率，可采取的措施有。
（2）濾渣的主要成分是。
（3）氧化時，生成Mn3O4的離子方程式為產(chǎn)生氨氣以回收利用。
（4）向母液可加入。
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.（NH4）2CO3
（5）通過對上述“氧化”工藝進行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示
氧化時N2H4?H2O的作用是。
（6）四氧化三錳的其他制法：
①熱還原法：
在甲烷氣體存在下，將Mn2O3還原成Mn3O4的化學方程式為。
②電解法：
利用電解原理，制備四氧化三錳裝置如圖所示。（電極材料均為惰性電極，＜代表電子流向）
電源正極為（填“a”或“b”），陽極的電極反應(yīng)式為。發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：14引用：1難度：0.6
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