题目内容
【题目】（11分）近年来，随着锂离子电池的广泛应用，废锂离子电池的回收处理至关重要。下面是利用废锂离子电池正极材料（有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等）回收钴、镍、锂的流程图。
已知：P204[二(2乙基己基)磷酸酯]常用于萃取锰，P507(2乙基己基膦酸2乙基己酯）和Cyanex272[二(2，4，4)三甲基戊基次磷酸]常用于萃取钴、镍。
回答下列问题：
（1）在硫酸存在的条件下，正极材料粉末中LiCoO2与H2O2反应能生成使带火星木条复燃的气体，请写出反应的化学方程式__________________________________。
（2）一些金属难溶氢氧化物的溶解度（用阳离子的饱和浓度表示）与pH的关系图如下：
加入NaOH溶液调pH=5可除去图中的________（填金属离子符号）杂质；写出除去金属离子的离子方程式________________________（一种即可）。
（3）已知P507萃取金属离子的原理为nHR(Org)+Mn+(aq)
MRn(Org)+nH+(aq)，且随着萃取过程中pH降低，萃取效率下降。萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理，皂化萃取剂萃取金属离子的反应为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)。对萃取剂进行皂化处理的原因为________________。
（4）控制水相pH=5.2，温度25℃，分别用P507、Cyanex272作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。
■—Co(Cyanex272)；●—Ni(Cyanex272)；▲—Co(P507)；▼—Ni(P507)
由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_________（填“增大”或“减小”）；两种萃取剂中___________（填“P507”或“Cyanex272”）的分离效果比较好，若选P507为萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为__________mol·L1；若选Cyanex272萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为___________mol·L1。
（5）室温下，用NaOH溶液调节钴萃余液的pH=12，搅拌一段时间后，静置，离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体，镍沉淀率可达99.62%。已知Ksp[Ni(OH)2]=5.25×1016，则沉镍母液中Ni2+的浓度为2.1×1011 mol·L1时，pH=______(lg5=0.7)。
【答案】2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2O Fe3+、Al3+（1分，少选和错选没分） Fe3+ +3OHFe(OH)3或Al3+ +3OHAl(OH)3（合理即可） 维持萃取过程中pH恒定 增大 Cyanex272 0.25 0.4 11.7
【解析】
（1）LiCoO2与硫酸和H2O2反应生成能使带火星木条复燃的气体，说明LiCoO2在硫酸作用下把H2O2氧化成O2，+3价Co降低为+2价的Co2+，方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+O2↑+
2CoSO4+4H2O。
（2）由图可知，加入NaOH溶液调pH=5时，Fe3+、Al3+沉淀完全，所以去除Fe3+的离子方程式为Fe3++3OHFe(OH)3，去除Al3+的离子方程式为Al3++3OHAl(OH)3。
（3）nHR(Org)+Mn+(aq)
MRn(Org)+ nH+(aq)，会使溶液酸性增强，萃取效率下降，故用NaOH进行皂化处理后离子反应变为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)，反应前后pH基本不变，根据题意可知，萃取效率不会降低。故萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理的目的是维持萃取过程中pH恒定。
（4）由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而呈增大趋势，萃取时“Cyanex272”比“P507”对钴、镍萃取率的差值大，Cyanex272分离效果好。选P507为萃取剂，浓度在0.25 mol·L1以后变化不大，所以0.25 mol·L1最好；选Cyanex272萃取剂，浓度在0.40 mol·L1以后变化不大，所以0.4 mol·L1最好。
（5）Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH)=5.25×1016，c2(OH)=
=2.5×105，c(OH)=5×103，pOH=3lg5=2.3，pH=14pOH=142.3=11.7。
全能测控一本好卷系列答案
【题目】资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO（NH2）2]。已知：
①2NH3（g）＋CO2（g）＝NH2CO2NH4（s）△H ＝－159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝CO（NH2）2（s）＋H2O（g）△H ＝+116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝H2O（g）△H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式______________。
（2）已知：
化学键 | Si—Cl | H—H | H—Cl | Si—Si |
键能/kJ·mol－1 | 360 | 436 | 431 | 176 |
且硅晶体中每个硅原子和其他4个硅原子形成4个共价键。工业上所用的高纯硅可通过下列应反制取：SiCl4（g）＋2H2（g）
Si（s）＋4HCl（g），该反应的△H＝___ kJ·mol－1。
（3）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g） ΔH＜0向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L-1，H2：0.8mol·L-1，CH4：0.8mol·L-1，H2O：1.6mol·L-1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为_____、_____，CO2的平衡转化率为______。
（4）观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为
① ____________________________________。
② ____________________________________。
【题目】某研究性学习小组的同学设计了如图装置制取溴苯和溴乙烷：
己知：乙醇在加热的条件下可与HBr反应得到溴乙烷（CH3CH2Br），二者某些物理性质如下表所示：
溶解性（本身均可作溶剂） | 沸点（℃） | 密度（g/mL） | |
乙醇 | 与水互溶，易溶于有机溶剂 | 78.5 | 0.8 |
溴乙烷 | 难溶于水，易溶于有机溶剂 | 38.4 | 1.4 |
请回答下列问题：
（1） B中发生反应生成目标产物的化学方程式为_________。
（2）根据实验目的，选择下列合适的实验步骤：①→___________（选填②③④等）。
①组装好装置，___________（填写实验操作名称）；
②将A装置中的纯铁丝小心向下插入苯和液溴的混合液中；
③点燃B装置中的酒精灯，用小火缓缓对锥形瓶加热10分钟；
④向烧瓶中加入一定量苯和液溴，向锥形瓶中加入无水乙醇至稍高于进气导管口处，向U形管中加入蒸馏水封住管底，向水槽中加入冰水。
（3）简述实验中用纯铁丝代替铁粉的优点：_____。
（4）冰水的作用是_______。
（5）反应完毕后，U形管内的现象是______________；分离溴乙烷时所需的玻璃仪器有_____。
