题目内容
7．正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．但钴的资源匮乏限制了其进一步发展．（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过（NH4）2Fe（SO4）2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得．
①共沉淀反应投料时，不将（NH4）2Fe（SO4）2和LiOH溶液直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更易被氧化．
②共沉淀反应的化学方程式为（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4↓+2NH4HSO4+H2O．
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化．
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂．
①在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O．
②Co（OH）2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示．已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为CoO（化学式），在350～400℃范围内，剩余固体的成分为Co2O3、Co3O4（填化学式）．
分析 （1）①不能直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更容易被氧化；
②根据题给的信息，发生的反应为（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O；
③消耗空气中的O2，保护Fe2+，防止Fe2+被氧化；
（2）正极材料为LiCoO2的锂离子电池，正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量AI、Fe等），加入稀硫酸溶解后铁、铝溶解生成硫酸亚铁、硫酸铝，加入硫代硫酸钠，S2O32-被氧化成SO42-，生成的溶液中含有硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠，加入氢氧化钠溶液并通入空气氧化亚铁离子为铁离子，形成铁离子、铝离子的沉淀，滤液中继续加入氢氧化钠调节溶液PH，沉淀钴，过滤得到氢氧化钴，滤液中加入氢氧化钠、碳酸钠调节溶液PH沉淀锂离子形成碳酸锂，
①通过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O；
②根据质量守恒定律，在变化过程中，Co的质量没有变，通过题给数据看，在1000℃是Co（OH）2完全分解，则产物CoO；
在350-400℃时，固体的质量在89.25%-86.38%之间，可以通过极点进行分析，
在290℃，n（Co）：n（O）=$\frac{100}{93}$：[（89.25-100×$\frac{59}{93}$）÷16]=2：3，其化学式为Co2O3；
在500℃，n（Co）：n（O）=$\frac{100}{93}$：[（86.38-100×$\frac{59}{93}$）÷16]=3：4，其化学式为Co3O4，
所以可以确定在350-400℃时的化学式为Co2O3和Co3O4．
解答 解：（1）（NH4）2Fe（SO4）2和LiOH溶液反应生成Fe（OH）2，Fe（OH）2易被氧气氧化；所以不能将直接混合，
故答案为：Fe2+在碱性条件下更易被氧化；
②根据题给信息：（NH4）2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应生成LiFePO4、NH4HSO4和H2O，反应的化学方程式为：（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+2NH4HSO4+H2O，
故答案为：（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4↓+2NH4HSO4+H2O；
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能消耗空气中的氧气，保护Fe2+，防止Fe2+被氧化，
故答案为：与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化；
（2）正极材料试样主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等，加入稀H2SO4、Na2S2O3，S2O32-被氧化成SO42-，具有还原性，正极材料中只有LiCoO2具有氧化性，与反应Na2S2O3反应生成CoSO4，反应化学方程式为：8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，
故答案为：8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O；
②根据质量守恒定律，在变化过程中，Co的质量没有变，假设原始固体质量为100g，则n（Co）=$\frac{100}{93}$mol，m（Co）=100×$\frac{59}{93}$g；
在1000℃时，固体质量不再变化，说明Co（OH）2完全分解，n（Co）：n（O）=$\frac{100}{93}$：[（80.65-100×$\frac{59}{93}$）÷16]=1：1，剩余固体成分为CoO；
在350-400℃时，固体的质量在89.25%-86.38%之间，可以通过极点进行分析，
在290℃，n（Co）：n（O）=$\frac{100}{93}$：[（89.25-100×$\frac{59}{93}$）÷16]=2：3，其化学式为Co2O3；
在500℃，n（Co）：n（O）=$\frac{100}{93}$：[（86.38-100×$\frac{59}{93}$）÷16]=3：4，其化学式为Co3O4；
所以可以确定在350-400℃时的化学式为Co2O3和Co3O4，
故答案为：CoO；Co2O3、Co3O4．
点评 本题考查的知识比较散，涉及到能源利用，物质性质、化工流程分析，图表分析，覆盖面比较广，题目难度较大．
名校课堂系列答案
硼和氮元素在化学中有很重要的地位，回答下列问题：
．预计于2017年发射的“嫦娥五号”探测器采用的长征5号运载火箭燃料为偏二甲肼[（CH3）2NNH2]．（CH3）2NNH2中N原子的杂化方式为sp3．| A． | 一氧化碳 | B． | 氯化氢 | C． | 、二氧化碳 | D． | 氖气 |
图
为直流电源，
为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，
为电镀槽．接通电路后发现
上的c点显红色，为实现铁上镀锌，接通
后，使c、d两点短路．下列叙述正确的是（ ）| A． | a为直流电源的负极 | B． | f电极为锌板 | ||
| C． | e极发生还原反应 | D． | c极发生的反应为2 H++2e-=H2↑ |
| A． | 0.1mol•L-1Na2S溶液中含有0.2NA个Na+ | |
| B． | 标准状况下，22.4L的H2O含有2NA个氢原子 | |
| C． | 常温下，44gCO2含有NA个氧原子 | |
| D． | 0.1molNa与足量O2反应生成Na2O，转移0.1NA个电子 |
| A． | 常温常压下，16g14CH4所含中子数目为8NA | |
| B． | 标准状况下，7.8g苯中含碳碳双键的数目为0.3NA | |
| C． | 含0.2NA个阴离子的Na2O2和水完全反应转移0.2mol电子 | |
| D． | 5.6g铁粉在足量的氯气中充分燃烧，得到电子数为0.3NA |
根据题意回答下列问题：
（1）在酸解过程中，想加快酸解速率，请提出两种可行的措施升温、把硼镁泥粉碎、搅拌等．
（2）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2外，还有SiO2．
（3）加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式是Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+2H++Cl-．在调节pH、发生水解之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O．
（4）为了检验滤液中Fe3+是否被除尽，可选用的试剂是取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3+；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe3+．
A．KSCN B．淀粉-KI溶液 C．H2O2 D．KMnO4稀溶液
（5）已知MgSO4、CaSO4的溶解度如表：
| 温度/℃ | 40 | 50 | 60 | 70 |
| MgSO4 | 30.9 | 33.4 | 35.6 | 36.9 |
| CaSO4 | 0.210 | 0.207 | 0.201 | 0.193 |
（6）现有l．60t硼镁泥，生产MgSO4•7H2O，若生产过程的产率为50%，则能生产出MgSO4•7H2O产品1.97t （计算结果保留三位有效数字）．
| A． | 淀粉 | B． | 蛋白质 | C． | 纤维素 | D． | 聚乙烯 |