题目内容
CoxFe3－xO4磁粉是一种比较好的高矫顽力磁粉。工业上以FeSO4为原料制备CoxFe3－xO4的主要步骤如下：
（1）步骤①是在FeSO4溶液中加入NaOH溶液，在40℃下搅拌生成FeOOH晶种。生成晶种的化学方程式为 ；
（2）步骤②将晶种移到放有FeSO4溶液和铁皮的生长槽中，升温到60℃，吹入空气，待晶种长大到一定尺寸后，过滤、水洗、干燥，得FeOOH粉末。生长槽中放入铁皮的目的是 ，吹入空气的作用为 。
（3）步骤③将FeOOH在200～300℃下加热脱水，生成红色Fe2O3。实验室完成该操作需要下列仪器中的 (填字母)。
a．蒸发皿 b．烧杯 c．坩埚 d．泥三角 e．酒精灯
（4）步骤④通入H2，加热至300～400℃，生成Fe3O4。通入H2前要向加热炉中通入N2，其作用为 。
（5）步骤⑤加入CoSO4溶液，所得粗产品经过滤、洗涤、干燥即得成品。检验粗产品洗涤干净的实验操作和现象是 。
（6）某研究小组欲用锂离子电池正极废料(含LiCoO2、铝箔、铁的氧化物)制备CoSO4·7H2O晶体。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。
| 金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
| Fe3＋ | 1.1 | 3.2 |
| Fe2＋ | 5.8 | 8.8 |
| Co2＋ | 6.9 | 9.4 |
请完成下列实验步骤(可选用的试剂：H2O2、稀硝酸、稀硫酸、NaOH溶液)：
①用N－甲基吡咯烷酮在120℃下浸洗正极废料，使LiCoO2与铝箔分离，得到LiCoO2粗品并回收铝。
② 。
③向所得粗品CoSO4溶液中加入NaOH溶液，调节pH约为5，过滤。
④ 。
⑤将Co(OH)2沉淀溶于稀硫酸中，蒸发浓缩、降温结晶，得到CoSO4·7H2O晶体。
（1）4FeSO4＋8NaOH＋O2
4FeOOH＋4Na2SO4＋2H2O(2分)
（2）消耗硫酸，生成FeSO4(2分)
氧化FeSO4生成FeOOH，使晶种生长(2分)
（3）cde(2分)
（4）除去空气，防止氢气与氧气混合反应爆炸(1分)
（5）取最后一次洗涤滤出液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，如果不产生白色沉淀，则表明洗涤干净
(2分)
（6）②用稀硫酸溶解LiCoO2，并加入过量H2O2(2分)
④向③所得滤液中加入NaOH溶液，调节pH至9.4，过滤，洗涤得到Co(OH)2沉淀(2分)
解析试题分析：（1）该反应的反应物为FeSO4、NaOH和O2，产物为FeOOH；（2）在此条件下反应生成酸，会对导致晶种溶解，铁反应消耗掉生成的硫酸，同时补充原料FeSO4；溶液中铁为+2价，通入氧气为氧化剂，使其被氧化为+3铁；（3）加热固体用坩埚，与其配套的有泥三角、三脚架、坩埚钳、酒精灯等；（4）氢气易燃，在有氧气存在下加热会发生爆炸，故先用氮气排尽空气；（5）取最后一次洗涤滤出液少许于试管中，滴加氯化钡溶液，如果不产生白色沉淀，则表明洗涤干净；（6）第①分离出LiCoO2粗品，第③得CoSO4溶液，并沉淀除去铁离子，故第②应用硫酸溶解粗品，且需把生成的杂质亚铁离子氧化为铁离子，可以用双氧化水；第③得到纯净的溶液，第④应得到Co(OH)2沉淀，应加入氢氧化钠溶液调节pH≥9.4,使钴沉淀完全，并洗涤、干燥得到纯净物。
考点：考查工业流程中实验操作与原理有关问题。
日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝。工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为50%～70%，杂质主要为SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等。工业生产铝锭的工艺流程示意图如下。
一些氢氧化物沉淀的pH如下表。
| 沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀pH(离子初始浓度0.01 mol/L) | 4 | 2.3 | 10.4 |
| 完全沉淀pH(离子浓度＜10－5mol/L) | 5.2 | 4.1 | 12.4 |
请回答下列问题。
(1)实验室进行步骤④的操作名称为________。
(2)固体A的化学式为________，物质C的化学式为________。
(3)步骤④调节pH的范围为________。
(4)步骤⑥反应的化学方程式为________。
高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图所示：
①洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是： 。
②反应II的离子方程式为 。
③高铁酸钾在水中既能消毒杀菌，又能净水，是一种理想的水处理剂．它能消毒杀菌是因为 它能净水的原因是 。
④已知25℃时Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.0×10-5 mol/L,则需要调整 时，开始生成Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。
（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。①加入饱和KOH溶液的目的是： 。
②由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 （填“大”或“小”）。
| 湿法 | 强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液 |
| 干法 | Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物 |
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，高铁电池具有工作电压稳定， 放电时间长等优点，有人以高铁酸钾、二氧化硫和三氧化硫原料，以硫酸酸钾为电解质，用惰性电极设计成高温下使用的电池，写出该电池正极电极反应式： 。