以廢鋰電池正極材料（主要成分為LiCoO2和Al,含少量C、Fe單質(zhì)）為原料可制備Co3O4。已知：Co元素的常見化合價(jià)為+2、+3，鈷酸鋰（LiCoO2）不溶于水．
步驟Ⅰ：取一定量的廢鋰電池，加入適量的稀硫酸和30%的H2O2溶液，待固體充分溶解，過濾。
步驟Ⅱ：向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH進(jìn)行除雜，過濾。
步驟Ⅲ：向步驟Ⅱ的濾液中加入NaHCO3溶液，水浴加熱至50℃左右，反應(yīng)生成CoCO3沉淀。
步驟Ⅳ：在純氧中加熱分解CoCO3得到Co3O4。
回答下列問題：
（1）步驟Ⅰ為加快溶解速率，可采取的措施有 加熱加熱、粉碎固體粉碎固體（任寫兩條）。
（2）步驟Ⅰ中LiCoO2在H2SO4和H2O2作用下轉(zhuǎn)化為可溶性硫酸鹽Li2SO4和CoSO4，該轉(zhuǎn)化中體現(xiàn)了H2O2的 還原還原性。
（3）已知步驟Ⅱ中Fe元素以Fe3+形式存在于濾液中。若溶液中c（Co2+）=0.2mol?L-1，欲使溶液中Fe3+，Al3+的濃度均小于1×10-6mol?L-1，需控制的pH范圍為 5＜pH＜75＜pH＜7。（已知：室溫下，Ksp[Al（OH）3]=1×10-33，Ksp[Fe（OH）3]=3×10-39，Ksp[Co（OH）2]=2×10-15。）
（4）寫出步驟Ⅲ反應(yīng)的離子方程式 Co2++2HCO-3 50℃ 2CoCO3↓+CO2↑+H2OCo2++2HCO-3 50℃ 2CoCO3↓+CO2↑+H2O。
（5）步驟Ⅳ加熱升溫過程中測得固體的質(zhì)量變化如圖所示。加熱分解CoCO3制備Co3O4需要控制的溫度范圍為 300～600℃300～600℃。（已知Mr（CoCO3）=119，Mr（CoO）=75，Mr（Co3CO4）=241，Mr（Co2CO3）=166）
HCO
-
3
50
℃
HCO
-
3
50
℃
【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．
【答案】加熱；粉碎固體；還原；5＜pH＜7；Co2++2 2CoCO3↓+CO2↑+H2O；300～600℃
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℃
【解答】
【點(diǎn)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．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是；當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應(yīng)方程式是．
（6）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5
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