通常电动汽车使用的是锂电池，制备锂电池正极材料的主要原料为四氧化三钴，工业上用CoCl2·...

通常电动汽车使用的是锂电池，制备锂电池正极材料的主要原料为四氧化三钴，工业上用CoCl2·6H2O制备四氧化三钴。以水钴矿(主要成分为Co2O3、CoO、CuO、Fe2O3和SiO2等)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)“酸浸”

①写出滤渣A主要成分的一种用途________。钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如图所示。综合考虑，应选择的最佳工艺条件为________。

②Co2O3与浓硫酸反应除生成CoSO4和H2O外，还生成的一种物质是________。

(2)“净化除杂”过程包括除铁、除铜等步骤。

①除铁：加入适量Na2SO4固体，析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12，写出反应的离子方程式____________________________________。

②除铜：加入适量Na2S2O3，发生反应2Cu2+＋2S2O32-＋2H2O=Cu2S↓＋S↓＋4H+＋2SO42-，其中氧化产物为___________。

(3)“萃取和反萃取”

①试剂X的名称为_____________。

②实验室称取100 g原料(含钴11.80%)，反萃取时得到浓度为0.036 mol·L－1的CoCl2溶液5 L，忽略损耗，钴的产率＝_____________。

(4)以CoCl2·6H2O与NH4HCO3为原料，经两步经典反应合成四氧化三钴，第一步在80℃条件下二者生成Co2(OH)2CO3；第二步在600~820℃下Co2(OH)2CO3在空气中转化生成四氧化三钴，写出第二步反应的化学方程式_______________。

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新型锂电池正极材料锰酸锂(LiMn2O4)有望取代广泛使用的LiCoO2。工业上用某软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量铁、铝及硅等氧化物)为原料制备锰酸锂的流程如图：

已知： lg2=0.3，=8，25℃有关物质的溶度积常数：

(1)已知锂电池放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+e-+Li+ ===Li2Mn2O4，则锰酸锂中锰元素的化合价为____。

(2)“浸取”得到的浸取液中阳离子主要是Mn2+，生成Mn2+的离子方程式为_____，检验还含有Fe2+的方法是______。

(3)“精制”中加入H2O2的量比理论值大的多，其主要原因是______，若所得溶液中锰离子的浓度为1 mol·L-1，则加入氧化锰调节pH的范围为____(当溶液中离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为沉淀完全)。

(4)“沉锰”得到的是Mn(OH)2和Mn2(OH)2SO4滤饼，二者均可被氧化为Mn3O4，若控温氧化时溶液的pH随时间的变化如下图，则15~150 min内滤饼中一定参加反应的成分是______；判断的理由是____(用化学方程式表示)。

(5)写出高温煅烧生成锰酸锂的化学方程式_______。

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新型锂电池正极材料锰酸锂（LiMn2O4)有望取代广泛使用的LiCoO2。工业上用某软锰矿(主要成分为MnO2，同时含有少量铁、铝及硅等的氧化物）为原料制备锰酸锂的流程如下：

有关物质的溶度积常数

(1)已知，锂电池放电正极的电极反应为：LiMn2O4+e-+Li+= Li2Mn2O4，则锂电池正极材料锰酸锂中，锰元素的化合价为________。

(2)流程中，FeSO4的作用是_______，MnO的作用是_________，当滤液中的pH为6时，滤液中所含铝离子的浓度为___________。

(3)采用下图装置电解，离子交换膜将电解池分隔为阳极室和阴极室，两室的溶液分别为硫酸钠溶液和制得的硫酸锰溶液，则阴极室中的溶液为________；电解产生的MnO2沉积在电极上，该电极反应式为_________。

(4)若将上述装置中的硫酸钠溶液换为软锰矿的矿浆，并加入适量的硫酸铁及硫酸，可一次性完成软锰矿的浸出反应与电解沉积MnO2反应，电解时，Fe3+先放电生成Fe2+，产生的Fe2+再与矿浆中的 MnO2反应，周而复始，直至矿浆中的MnO2完全浸出。则Fe2+与矿浆中MnO2反应的离子方程式为__________。

(5)写出高温煅烧生成锰酸锂的化学方程式___________。

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超细氧化镍(NiO)是一种功能材料，已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。工业上常以Ni(NO3)• 6H2O和[CO(NH2)2](尿素)为原料制备。

（1）Ni2+基态核外电子排布式为_____________。

（2）与NO3-离子互为等电子体的一种分子的分子式为__________。

（3）尿素分子中碳原子轨道的杂化类型为________，1mol尿素分子中含有的σ键的数目为______。

（4）C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为_________。

（5）NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，但天然的和绝大部分人工制备体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。经测定某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6：91，若该晶体的化学式为NixO，则x=________。

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（14分） 草酸亚铁可用于合成锂电池的正极材料硅酸亚铁锂（Li₂FeSiO₄）等，其制备过程主要包括：

a．将硫酸亚铁铵【(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O】晶体溶于适量蒸馏水，加入适量稀硫酸酸化。

b．将上述溶液煮沸，逐滴加入H₂C₂O₄溶液，直至沉淀完全。

c．静置、倾去上层清液、过滤、洗涤、50℃以下烘干。试回答下列问题：

（1）配制(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O溶液时，需加入少量稀硫酸，目的是▲ 。

（2）将制得的产品（FeC₂O₄·2H₂O）在氩气气氛中进行热重分析，结果如右图（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数）。

① 则A-B发生反应的化学方程式为：▲ 。

② 精确研究表明，B­-C实际是分两步进行的，每步释放一种气体，其中第一步释放的气体相对分子质量较第二步的小，试写出B-C两步反应的方程式：▲ 、▲；

（3）Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和SiO₂粉末均匀混合，在800℃.

的氩气中烧结6小时，即可制成硅酸亚铁锂。①合成硅酸

亚铁锂的化学方程式为：________▲________。

②该锂电池放电时的总反应式为LiFeSiO₄+Li=Li₂FeSiO₄，

写出相应的电极反应式：

正极 ▲、负极▲ 。

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（14分） 草酸亚铁可用于合成锂电池的正极材料硅酸亚铁锂（Li₂FeSiO₄）等，其制备过程主要包括：

a．将硫酸亚铁铵【(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O】晶体溶于适量蒸馏水，加入适量稀硫酸酸化。

b．将上述溶液煮沸，逐滴加入H₂C₂O₄溶液，直至沉淀完全。

c．静置、倾去上层清液、过滤、洗涤、50℃以下烘干。试回答下列问题：

（1）配制(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O溶液时，需加入少量稀硫酸，目的是________。

（2）将制得的产品（FeC₂O₄·2H₂O）在氩气气氛中进行热重分析，结果如图（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数）。

① 则A-B发生反应的化学方程式为：。

② 精确研究表明，B­-C实际是分两步进行的，每步释放一种气体，其中第一步释放的气体相对分子质量较第二步的小，试写出B-C两步反应的方程式：________ 、

；

（3）Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和SiO₂粉末均匀混合，在800℃. 的氩气中烧结6小时，即可制成硅酸亚铁锂。①合成硅酸亚铁锂的化学方程式为：________。

②该锂电池放电时的总反应式为LiFeSiO₄+Li=Li₂FeSiO₄，写出相应的电极反应式：

正极________、负极________。

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CoCl2 • 6H2O可用作油漆干燥剂，工艺上可用含钴废料（主要为Co，含少量Fe、Al等杂质）为原料来制取CoCl2• 6H2O,以下是制备该物质的一种新工艺流程：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

请回答下列问题：

(1)“酸浸”时Co转化为Co2+，反应的离子方程式为__________。“酸浸”时不能用硝酸的原因是_______。

(2)“氧化”中欲使3 mol的Fe2+为Fe3+，则需要氧化剂过氧化氢的质量至少为_________g。

(3)加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是___________。“滤渣”中所含的两种沉淀的化学式为_________。

(4)滤液中加盐酸的目的是_____________________。

(5)操作I为___________________。

(6)以 CoCl2•6H2O、NH4Cl、H2O2浓氨水为原料可以制备[Co(NH3)6]Cl3的反应方程式为__________。

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锰酸锂（LiMn2O4)是新型锂离子电池常用的正极材料。工业上以软锰矿浆为原料可制备锰酸锂，同时制得副产品MnSO4·H2O晶体，其流程如图所示。

已知：（1）软锰矿浆的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3，MgO、Al2O3，CaO，SiO2等杂质。

（2）温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度升高而逐渐降低。

（3）有关物质的溶度积常数如下表：

（1）“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为_____。该过程中，为提高软锰矿中MnO2的浸出率，下列措施可行的有_____（填字母）。

A．不断搅拌，使SO2和软锰矿浆充分接触

B．增大通入SO2的流速

C．适当升温

D．减少软锰矿浆的进入量

（2）第1步除杂中加入H2O2的目的是_____。

（3）第2步除杂，主要是将Ca2+，Mg2+转化为相应的氟化物沉淀除去，其中MnF2除去Mg2+反应的离子方程式为MnF2(s)+Mg2+(aq)=Mn2+(aq)+MgF2(s)，该反应的平衡常数为_____。

（4）图中的一系列操作指的是_____。

（5）将MnO2和Li2CO3按4：1的物质的量之比配料，混合搅拌，然后高温煅烧600~750℃，制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式：_____。

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锰酸锂（LiMn2O4)是新型锂离子电池常用的正极材料。工业上以软锰矿浆为原料可制备锰酸锂，同时制得副产品MnSO4·H2O晶体，其流程如图所示。

已知：（1）软锰矿浆的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3，MgO、Al2O3，CaO，SiO2等杂质。

（2）温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度升高而逐渐降低。

（3）有关物质的溶度积常数如下表：

（1）“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为_____。该过程中，为提高软锰矿中MnO2的浸出率，下列措施可行的有_____（填字母）。

A．不断搅拌，使SO2和软锰矿浆充分接触

B．增大通入SO2的流速

C．适当升温

D．减少软锰矿浆的进入量

（2）第1步除杂中加入H2O2的目的是_____。

（3）第2步除杂，主要是将Ca2+，Mg2+转化为相应的氟化物沉淀除去，其中MnF2除去Mg2+反应的离子方程式为MnF2(s)+Mg2+(aq)=Mn2+(aq)+MgF2(s)，该反应的平衡常数为_____。

（4）图中的一系列操作指的是_____。

（5）将MnO2和Li2CO3按4：1的物质的量之比配料，混合搅拌，然后高温煅烧600~750℃，制取产品LiMn2O4。写出该反应的化学方程式：_____。

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Co3O4是制备石墨烯电池正极材料LiCoO2的原料。以钴矿石（主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制取Co3O4的工艺流程如下：

已知：Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>Fe3+>Co2+。

几种氢氧化物的溶度积如下表：

(l)写出溶解池中生成H2的离子反应方程式是____。

(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+．试剂l可选用__ 。

A．氯化钠　　 B．双氧水　 C．亚硫酸钠　 D.碘水

(3)残渣l的主要成分为____。用浓氨水再调节pH，pH应略大于___ 。（已知：lg2=0.3．当离子浓度小于l.0×l0-5mol/L，可认为沉淀完全）。

(4)操怍Ⅱ包括____、____、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式 _________。

(5)要得到15.0g质量分数为98%的LiCoO2正极材料，理论上需要Co3O4的质量为 __________g。

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