2025届高三化学二轮复习 物质制备综合实验

物质制备综合实验 1.（2023·南京、盐城一模） 实验室以氟碳铈矿（主要成分为CeFCO3）为原料制备CeO2粗品，并测定粗品中CeO2的含量。 （1）酸洗。氟碳铈矿和浓硫酸发生反应，生成Ce2（SO4）3等。酸洗不宜在玻璃器皿中进行，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （2）焙烧。Ce2（SO4）3在空气中高温焙烧可得到CeO2和SO3，其反应方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3）测定粗品中CeO2的含量。部分实验操作为 步骤Ⅰ　称取0.500 0 g样品置于锥形瓶中，加入蒸馏水和浓硫酸，边搅拌边加入双氧水，低温加热至样品反应完全。 步骤Ⅱ　煮沸，冷却后滴入催化剂硝酸银溶液，加入过量的（NH4）2S2O8溶液，将Ce（Ⅲ）氧化为Ce（Ⅳ），低温加热至锥形瓶中无气体产生[2（NH4）2S2O8＋2H2O4NH4HSO4＋O2↑]。再次煮沸、冷却，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。 ①步骤Ⅰ”中加入双氧水的作用是________________________________________________________________________。 ②“步骤Ⅱ”中“再次煮沸”的时间不宜太短，其原因是 ________________________________________________________________________。 ③请补充完整制备（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O晶体的实验方案：称取一定质量的铁粉，_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________， 低温干燥。 已知：（NH4）2SO4＋FeSO4＋6H2O=== （NH4）2Fe（SO4）2·6H2O 须使用的试剂： 1 mol·L－1 H2SO4溶液、95%的乙醇溶液、（NH4）2SO4固体 2.（2023·常州一模）以磷灰石[主要成分为Ca5（PO4）3F]制备锂离子电池正极材料前体FePO4的实验流程如下： …… （1）用磷酸、硫酸“分步浸取”磷灰石制备H3PO4，发生的主要反应如下： Ca5（PO4）3F＋7H3PO4===5Ca（H2PO4）2＋HF↑ Ca（H2PO4）2＋H2SO4＋2H2O===CaSO4·2H2O ↓＋2H3PO4 ①磷灰石也可直接用硫酸溶解。两种工艺相比，该“分步浸取”工艺的优点是________________________________________________________________________。 ②经“酸浸”得到的粗H3PO4为CaSO4·H3PO4·H2O 混合体系。“纯化” 步骤控制温度在70 ℃，调节H3PO4质量分数为55%，使CaSO4以结晶水合物析出，过滤。为提高H3PO4的产率，需对CaSO4水合物晶体进行洗涤，并_____________________________________________________________________________________________________________________________________________， 再将其中部分返回酸浸系统。 （2）将H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，调节溶液pH，得到FePO4·2H2O，焙烧脱水得FePO4。 已知：FePO4·2H2O晶体的纯度及颗粒大小会影响产品性能，沉淀速率过快会形成细小颗粒状粉末；含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示；Fe3＋＋EDTA4－[Fe（EDTA）]－。 ①生成FePO4·2H2O的离子方程式为____________________________________________。 ②工业上选择溶液pH为2，此时溶液中c（HPO）为1.0×10－7.3 mol·L－1，则c（PO）＝　　　　 mol·L－1。 ③实际生产时，还加入EDTA四钠盐溶液，其目的是________________________________________________________________________。 ④设计以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液为原料，制备较大颗粒FePO4·2H2O晶体的实验方案：_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （FePO4·2H2O晶体需“洗涤完全”，除主要原料外，其他试剂任用） 3.（2023·苏州一模）实验室以工业级硫酸锰粉末（含少量Ca、Co等的硫酸盐）为原料获得电池级MnSO4，并制备催化剂的载体Mn3O4。 （1）将工业级硫酸锰溶于水，蒸发结晶，趁热过滤除去部分杂质，过程中杂质去除率随MnSO4结晶率[×100%]的变化如图所示，杂质去除率随MnSO4结晶率的增大反而下降的原因是 ________________________________________________________________________。 （2）将除去部分杂质的MnSO4溶于水，先后加入MnF2和MnS分别除去溶液中的Ca2＋和Co2＋，获得电池级硫酸锰。 ①MnF2可将溶液中的Ca2＋转化为CaF2，CaF2的晶胞如图所示，Ca2＋周围距离最近且相等的F－个数为　　　　。 ②“除钴”时，发生反应Co2＋＋MnS（s）===CoS（s）＋Mn2＋，反应完全后，上层清液中＝　　　　。[Ksp（MnS）＝2×10－13，Ksp（CoS）＝2×10－25] （3）MnSO4溶液在碱性条件下通入空气氧化获得Mn3O4，产物中Mn元素质量分数（Mn%）随反应时间和温度变化分别如图左和图右所示。 ①如图左所示反应时间超过8小时，Mn%降低的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②请设计由MnSO4溶液制备较纯Mn3O4实验方案：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （需用到的试剂：1 mol·L－1NaOH溶液、BaCl2溶液。） 4.（2023·无锡江阴一模）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO4·6H2O）： 常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ 开始沉淀时（c＝0.01 mol·L－1）的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时（c＝1.0×10－5 mol·L－1）的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： （1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （2）为回收金属，向“滤液①”通入足量CO2，写出反应生成沉淀的离子方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 “滤液②”中含有的金属离子是_____________________________。 （3）若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即，“滤液③”中可能含有的杂质离子为　　　　。 （4）如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 mol·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是________________________________________________________________________。 （5）硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式_____________________________________。 （6）NiSO4质量分数随温度变化情况如图所示，已知当pH控制在3.0时，结晶得到NiSO4·6H2O晶体外观最符合要求。 请补充由滤液③得到NiSO4·6H2O晶体的实验方案：________________________________________________________________________， 得到NiSO4·6H2O晶体。（实验中须使用的试剂：1 mol·L－1 H2SO4，乙醇） 能力提升 5.（2023·泰州靖江一模）实验室以废旧锂离子电池的正极材料（活性物质为LiCoO2，附着物为炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉等）为原料，制备纳米钴粉和Co3O4。 （1）基态钴原子的电子排布式为_____________________________________________， 其最高能层电子云轮廓图为___________________________________________形。 （2）“预处理”时，将正极材料研磨成粉末后进行高温煅烧，高温煅烧的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3）“浸出”过程中，将煅烧后的粉末（含LiCoO2和少量难溶杂质）与硫酸混合，将形成的悬浊液加入如图所示的烧瓶中，控制温度为75 ℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，充分反应后，滤去少量固体残渣，得到Li2SO4、CoSO4和硫酸的混合溶液。浸出实验中当观察到　　　　，可以判断反应结束，不再滴加双氧水。 （4）制钴粉。向浸出后的溶液中加入NaOH调节pH，接着加入N2H4·H2O可以制取单质钴粉，同时有N2生成。已知不同pH时Co（Ⅱ）的物种分布图如图所示。Co2＋可以和柠檬酸根离子（C6H5O）生成配合物（CoC6H5O7）－。 ①写出pH＝9时制钴粉的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②pH>10后所制钴粉中由于含有Co（OH）2而导致纯度降低。若向pH>10的溶液中加入柠檬酸钠（Na3C6H5O7），可以提高钴粉的纯度，结合沉淀溶解平衡解释原因_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （5）请补充完整由浸取后滤液先制备CoC2O4·2H2O，并进一步制取Co3O4的实验方案：取浸取后滤液， _____________________________________________________________， 得到Co3O4[已知：Li2C2O4易溶于水，CoC2O4难溶于水，CoC2O4·2H2O在空气中加热时的固体残留率（×100%）随温度的变化如图所示。实验中需使用的试剂有：2 mol·L－1（NH4）2C2O4溶液、0.1 mol·L－1BaCl2溶液、0.1 mol·L－1HCl溶液、蒸馏水。] 6.（2023·扬州中学月考）纳米CdSe（硒化镉）可作光学材料。在一定条件下，由Na2SO3和Se反应生成Na2SeSO3（硒代硫酸钠），再由CdCl2形成的配合物与Na2SeSO3反应制得CdSe颗粒，流程图如下： 注①CdCl2能与配位剂L形成配合物[Cd（L）n]Cl2 [Cd（L）n]Cl2===[Cd（L）n]2＋＋2Cl－；[Cd（L）n]2＋Cd2＋＋nL ②纳米颗粒通常指平均粒径为1 nm～100 nm的粒子。请回答： （1）图1加热回流装置中，仪器a的名称为　　　　，进水口为　　　　（填1或2）。 （2）研究表明，由Na2SeSO3制取CdSe分两步进行，已知第二步反应为HSe－与[Cd（L）n]2＋反应生成CdSe，请完成第一步反应的离子方程式_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3）CdSe纳米颗粒的大小影响其发光性质，某研究小组在一定配位剂浓度下，探究了避光加热步骤中反应时间和温度对纳米颗粒平均粒径的影响，如图2所示，同时探究了某温度下配位剂浓度对纳米颗粒平均粒径的影响，如图3所示。下列说法正确的是　　　　（填写序号）。 A.改变反应温度和反应时间，可以得到不同发光性质的CdSe纳米颗粒 B.在图2所示的两种温度下，只有60 ℃反应条件下可得到2.7 nm的CdSe颗粒 C.若要在60 ℃得到3.0 nm的CdSe纳米颗粒，可尝试降低配位剂浓度的方法 D.在其他条件不变时，若要得到较大的CdSe颗粒，可采用降低温度的方法 （4）已知Se可由SO2通入亚硒酸溶液制得，若以H2SeO3溶液为主要原料制取高纯硒单质，请补充完整实验方案： ________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 得高纯硒单质。（可能使用的试剂：亚硫酸钠固体、10%硫酸溶液、70%硫酸溶液、BaCl2溶液、1 mol·L－1NaOH溶液） （5）实验室常用氧化还原滴定法测定某样品中Se的质量分数，步骤如下： Ⅰ.取0.840 0 g样品充分磨碎，加酸煮沸配成H2SeO3溶液，将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容。 Ⅱ.准确量取25.00 mL待测液于锥形瓶中，加入0.0200 mol·L－1 KMnO4标准溶液25.00 mL，向锥形瓶中再加入25.00 mL 0.06 mol·L－1 Fe2＋溶液，加入磷酸后再用0.0200 mol·L－1 KMnO4滴定，消耗KMnO4溶液10.00 mL。 已知：Se的最高价含氧酸氧化Fe2＋较慢，在该滴定过程可忽略此反应。计算硒的质量分数_____________________________________________________________________________________________________________________________________________（写出计算过程）。 7.（2023·南京三模）高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液（主要含有Zn2＋、SO，还含有Fe3＋、Fe2＋、Mn2＋、Pb2＋等）为原料制备高纯ZnO的实验流程如下： 已知：常温下，Ksp[Zn（OH）2]＝2.1×10－16， Ksp[Fe（OH）2]＝8.0×10－16，Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38。 （1）“除铁”时，须将Fe2＋氧化为Fe3＋的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （2）“除锰”反应的离子方程式为____________________________________________。 其他条件不变时，与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。>2.5时，溶液中锰去除率下降，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （3）为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，设计若干对照实验组，这些实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、 ________________________________________________________________________。 （4）写出以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 [可选用的试剂：Na2CO3溶液、氨水—NH4HCO3混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、BaCl2溶液] 物质制备综合实验 1. (1)酸洗反应时生成氢氟酸，氢氟酸能腐蚀玻璃 (2)2Ce2(SO4)3＋O24CeO2＋6SO3 (3)①使Ce(Ⅳ)还原为Ce(Ⅲ)　②确保样品溶液中溶解的氧气全部被除去　③把铁粉放入烧杯中，加入足量1 mol·L-1H2SO4溶液，水浴加热，使铁粉与稀硫酸反应至基本不再冒出气泡为止，待溶液冷却后，向其中加入适量(NH4)2SO4固体，边加固体边搅拌，使反应充分，反应完成后进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，并用少量95%的乙醇溶液洗涤晶体两到三次 解析　(1)酸洗反应时，CeFCO3与浓硫酸反应生成氢氟酸，氢氟酸能腐蚀玻璃，故不宜在玻璃器皿中进行。(2)Ce2(SO4)3在空气中焙烧的过程中，Ce由＋3价升高为＋4价，因此焙烧时氧气作为氧化剂参加了反应，反应的化学方程式为2Ce2(SO4)3＋O24CeO2＋6SO3。(3)①步骤Ⅱ中加入过量的(NH4)2S2O8溶液，将Ce(Ⅲ)氧化为Ce(Ⅳ)，则步骤Ⅰ中加入双氧水的作用是使Ce(Ⅳ)还原为Ce(Ⅲ)；②标准溶液硫酸亚铁铵可被氧气氧化，再次煮沸时间不宜太短的目的是确保样品溶液中溶解的氧气全部被除去；③制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体的实验方案：称取一定质量的铁粉，把铁粉放入烧杯中，加入足量1 mol·L-1 H2SO4溶液，水浴加热，使铁粉与稀硫酸反应至基本不再冒出气泡为止，待溶液冷却后，向其中加入适量(NH4)2SO4固体，边加固体边搅拌，使反应充分，反应完成后进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，并用少量95%的乙醇溶液洗涤晶体两到三次，低温干燥。 2. (1)①(磷酸先与磷灰石反应生成可溶性的磷酸二氢钙，)避免直接使用硫酸时生成难溶的硫酸钙层对磷灰石颗粒的包裹，阻止反应的继续发生　②将洗涤后的滤液合并入上一步过滤的滤液 (2)①2Fe2＋＋2H3PO4＋H2O2＋2H2O===2FePO4·2H2O↓＋4H＋　②1.0×10-17.6　③使Fe3＋和EDTA4-发生络合反应(Fe3＋＋EDTA4-[Fe(EDTA)]-)，降低Fe3＋的浓度，减缓FePO4·2H2O的沉淀速率　④将FeSO4溶液和H2O2溶液混合后，加入适量EDTA四钠盐溶液搅拌，在搅拌下向混合溶液中加入H3PO4溶液，控制溶液pH为2一段时间后静置、过滤，所得晶体用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤的滤液于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，无白色沉淀生成，低温干燥 解析　由题给流程可知：磷灰石用磷酸溶液和硫酸溶液分步浸取、过滤制得粗磷酸，粗磷酸经纯化得到磷酸，向磷酸中加入硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液并调节溶液pH，充分反应、过滤得到磷酸铁。(1)①磷灰石也可直接用硫酸溶解。两种工艺相比，该“分步浸取”工艺的优点是(磷酸先与磷灰石反应生成可溶性的磷酸二氢钙)，避免直接使用硫酸时生成难溶的硫酸钙层对磷灰石颗粒的包裹，阻止反应的继续发生；②经“酸浸”得到的粗H3PO4为CaSO4·H3PO4·H2O 混合体系。“纯化” 步骤控制温度在70 ℃，调节H3PO4质量分数为55%，使CaSO4以结晶水合物析出，过滤。为提高H3PO4的产率，需对CaSO4水合物晶体进行洗涤，并将洗涤后的滤液合并入上一步过滤的滤液，再将其中部分返回酸浸系统；(2)①将H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，调节溶液pH，发生氧化还原反应，得到FePO4·2H2O，该反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H3PO4＋H2O2＋2H2O===2FePO4·2H2O↓＋4H＋；②根据图示可知：当溶液中c(PO)＝c(HPO)时，溶液pH＝12.3，c(H＋)＝10-12.3 mol/L，H3PO4的三级电离平衡常数Ka3＝＝c(H＋)＝10-12.3，所以当溶液pH＝2，c(HPO)＝1.0×10-7.3 mol/L时，c(PO)＝＝ mol/L＝1.0×10-17.6 mol/L；③实际生产时，还加入EDTA四钠盐溶液，其目的是使Fe3＋和EDTA4-发生络合反应(Fe3＋＋EDTA4-[Fe(EDTA)]-)，降低Fe3＋的浓度，减缓FePO4·2H2O的沉淀速率；④设计以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液为原料，制备较大颗粒FePO4·2H2O晶体的实验方案是将FeSO4溶液和H2O2溶液混合后，加入适量EDTA四钠盐溶液搅拌，在搅拌下向混合溶液中加入H3PO4溶液，控制溶液pH为2，一段时间后静置、过滤，所得晶体用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤的滤液于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，无白色沉淀生成，低温干燥。 3. (1)蒸发时，水分大量蒸发，硫酸盐杂质结晶析出量增加 (2)①8　②1012 (3)①MnSO4被氧化成更高价态锰的氧化物(Mn2O3或MnO2)　②向MnSO4溶液中加入一定量1 mol·L-1NaOH溶液，边搅拌边通入空气，控制75 ℃加热8h左右，过滤，洗涤，取最后一次洗涤滤液中加BaCl2溶液，无浑浊 解析　(1)蒸发时，溶液中的水分大量蒸发，导致硫酸盐杂质结晶析出量增加，所以杂质去除率随硫酸锰结晶率的增大反而下降；(2)①由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的钙离子与体对角线上的氟离子的距离最近，则钙离子周围距离最近且相等的氟离子个数为8；②由方程式可知，溶液中＝＝＝＝1012；(3)①由题意可知，反应时间超过8小时，硫酸锰可能在碱性条件下被空气中的氧气氧化为更高价态锰的氧化物导致产物中锰元素质量分数下降，故答案为MnSO4被氧化成更高价态锰的氧化物(Mn2O3或MnO2)；②由图可知，温度为75 ℃、时间为8 h左右时，锰元素质量分数最高，所以由MnSO4溶液制备较纯Mn3O4的实验方案为向MnSO4溶液中加入一定量1 mol·L-1 NaOH溶液，边搅拌边通入空气，控制75 ℃加热8 h左右，过滤，洗涤，取最后一次洗涤滤液中加BaCl2溶液，无浑浊。 4. (1)除去油脂、溶解铝及其氧化物 (2)[Al(OH)4]-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋　(3)Fe3＋　(4)3.2≤pH<6.2 (5)2Ni2＋＋ClO-＋4OH-===2NiOOH↓＋Cl-＋H2O　(6)向滤液中加入1 mol·L-1 H2SO4，控制pH为3.0，蒸发浓缩，降温至28 ℃结晶，趁热过滤，用乙醇洗涤，低温干燥 解析　由工艺流程图可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可以除去油脂，并与铝及其氧化物发生反应，得到的滤液①含有Na[Al(OH)4]，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀硫酸酸浸后，得到含有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋的滤液②，Fe2＋经H2O2氧化为Fe3＋后，加入NaOH溶液调节pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体。(1)Al及其氧化物能与NaOH溶液反应生成易溶于水的Na[Al(OH)4]，油脂在NaOH水溶液、加热条件下水解生成易溶于水的高级脂肪酸钠和甘油，所以“碱浸”中NaOH的两个作用分别是除去油脂以及溶解铝及其氧化物；(2)滤液①中含有Al(OH)，所以通入足量CO2，反应生成的沉淀是Al(OH)3，反应的离子方程式为[Al(OH)4]-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO；Ni、Fe及其氧化物不与NaOH溶液反应，所以它们存在于滤饼①中，其能与稀硫酸反应，所以滤液②中含有的金属离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋；(3)“转化”过程中加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，若先加入NaOH，因Fe2＋完全沉淀的pH大于Ni2＋，故当Ni2＋沉淀完全时，Fe2＋还不能沉淀完全，“转化”时会生成Fe3＋，则滤液③中可能含有的杂质离子为Fe3＋；(4)由表格可知c(Ni2＋)＝0.01 mol·L-1，pH＝7.2时开始沉淀，则Ksp[Ni(OH)2]＝0.01×(107.2-14)2，若“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 mol/L，则c(OH-)＝＝10-7.8 mol/L，c(H＋)＝＝＝10-6.2 mol/L，此时pH＝6.2，再由表格数据可知，当pH＝3.2时Fe3＋已经沉淀完全，所以应控制的pH范围是3.2≤pH<6.2；(5)由题中信息可知，Ni元素由＋2价升高至＋3价，Cl元素由＋1价降低至-1价，化合价升降最小公倍数为2，故Ni2＋的系数为2，ClO-的系数是1，元素守恒可知NiOOH系数是2，Cl-系数是1，因溶液环境为碱性，结合电子守恒可知反应物还有OH-，系数为4，由原子守恒知产物有H2O，则该反应的离子方程式2Ni2＋＋ClO-＋4OH-===2NiOOH↓＋Cl-＋H2O；(6)由图可知，应控制温度在28 ℃以上，可得到NiSO4·6H2O，且NiSO4易溶于水，不溶于乙醇，可以向滤液中加入1 mol·L-1 H2SO4，控制pH为3.0，蒸发浓缩，降温至28 ℃结晶，趁热过滤，用乙醇洗涤，低温干燥。 5. (1)①1s22s22p63s23p63d74s2　②球 (2)除去炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉 (3)溶液变澄清　(4)①Co4(OH)＋2N2H4·H2O＋4OH-===4Co＋2N2↑＋10H2O　②加入柠檬酸钠(Na3C6H5O7)，Co(OH)2(s)Co2＋(aq)＋2OH-(aq)平衡正向移动 (5)加入2 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液生成CoC2O4·2H2O沉淀，过滤、洗涤，得纯净CoC2O4·2H2O，CoC2O4·2H2O在空气中加热至400 ℃ 解析　正极材料主要活性物质是LiCoO2，附着物为炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉等，将正极材料研磨成粉末后进行高温煅烧“预处理”，除去炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉等，烧渣的成分LiCoO2，LiCoO2在还原剂双氧水的作用下用硫酸溶解得到Li2SO4、CoSO4和硫酸的混合溶液，向浸出后的溶液中加入NaOH调节pH，接着加入N2H4·H2O可以制取单质钴粉；浸取后滤液加2 mol·L-1 (NH4)2C2O4溶液生成CoC2O4·2H2O，CoC2O4·2H2O在空气中加热至400 ℃得到Co3O4。(1)Co是27号元素，基态钴原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，其最高能层电子云轮廓图为球形。(2)“预处理”时，将正极材料研磨成粉末后进行高温煅烧，炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉转化为二氧化碳和水，高温煅烧的目的是除去炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉。(3)“浸出”过程中，将煅烧后的粉末(含LiCoO2和少量难溶杂质)与硫酸混合，将形成的悬浊液加入如图所示的烧瓶中，控制温度为75 ℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，浸出实验中当观察到溶液变澄清，得到Li2SO4、CoSO4和硫酸的混合溶液，可以判断反应结束。(4)①根据图示， pH＝9时Co(Ⅱ)的存在形式为Co4(OH)，Co4(OH)和N2H4·H2O反应生成Co和氮气、水，根据得失电子守恒，制钴粉的离子方程式为Co4(OH)＋2N2H4·H2O＋4OH-===4Co＋2N2↑＋10H2O。②pH>10后所制钴粉中由于含有Co(OH)2而导致纯度降低。Co2＋可以和柠檬酸根离子(C6H5O)生成配合物(CoC6H5O7)-，pH>10的溶液中加入柠檬酸钠(Na3C6H5O7)，Co(OH)2(s)Co2＋(aq)＋2OH-(aq)平衡正向移动，所以Co(OH)2减少，所以可以提高钴粉的纯度。(5)×100%＝43.9%，根据图示CoC2O4·2H2O在空气中加热至400 ℃得到Co3O4，取浸取后滤液，加入2 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液生成CoC2O4·2H2O沉淀，过滤、洗涤，得纯净CoC2O4·2H2O，CoC2O4·2H2O在空气中加热至400 ℃得到Co3O4。 6.(1)球形冷凝管　2　(2)SeSO＋OH-===HSe-＋SO (3)AC　(4)将70%硫酸溶液滴入亚硫酸钠固体制取SO2，在不断搅拌下向H2SeO3溶液中缓缓通入SO2气体，同时用1 mol·L-1 NaOH溶液吸收多余的尾气，直至静置后在上层清液中继续通入少量SO2气体时不再产生沉淀为止，停止通入SO2气体，静置过滤洗涤，直至取最后一次洗涤滤液，加入BaCl2溶液无沉淀生成、干燥　(5)94.05% 解析　(1)仪器a为球形冷凝管，用来冷凝蒸汽，冷凝水下进上出，所以进水口为2；(2)因为反应在碱性条件下进行，所以离子方程式中有OH-参与反应，然后根据原子守恒和电荷守恒，可以得出生成了SO，所以第一步反应的离子方程式为SeSO＋OH-===HSe-＋SO；(3)A.因为CdSe纳米颗粒的大小影响其发光性质，通过改变反应温度和反应时间，可以得到不同直径的颗粒，进而得到不同发光性质的CdSe纳米颗粒，A正确；B.由图2可知，在100 ℃ 时也可以得到2.7 nm的CdSe纳米颗粒，B错误；C.由图3可知，温度一定时，配位剂浓度越低颗粒平均直径越大。在60 ℃ 时得到的颗粒直径较小，若想得到较大的颗粒直径，可以通过降低配位剂的浓度来实现，C正确；D.由图2可知，温度越高得到的颗粒直径越大，所以若要得到较大的CdSe纳米颗粒应该升高温度，D错误。(4)已知Se可由SO2通入亚硒酸溶液制得，题目中以H2SeO3溶液为主要原料，故要制备SO2，选用70%硫酸溶液和亚硫酸钠固体，将制取的SO2通入H2SeO3溶液后过滤出Se，同时确保H2SeO3溶液被完全反应，最后将过滤出的Se洗涤，并确保洗涤干净；因为SO2为有害气体，要用1 mol·L-1 NaOH溶液吸收多余的尾气。(5)H2SeO3溶液与KMnO4反应，再用Fe2＋消耗过量KMnO4，最后用KMnO4滴定过量Fe2＋，整个过程涉及两个氧化还原反应，找到反应物之间的关系进行求解即可。n(KMnO4)＝0.020 0 mol·L-1×(25.00＋10.00)×10-3 L＝7×10-4 mol，n(Fe2＋)＝0.06 mol·L-1×25.00×10-3 L＝1.5×10-3 mol，根据关系式KMnO4～5Fe2＋可得Fe2＋消耗的n(KMnO4)＝1.5×10-3 mol×＝3×10-4 mol；氧化Se的n(KMnO4)＝7×10-4 mol-3×10-4 mol＝4×10-4 mol。根据得失电子守恒、Se原子守恒可得关系式：5Se～5H2SeO3～2KMnO4，则25.00 mL待测液中n(Se)＝4×10-4 mol×＝1×10-3 mol，该样品中硒的质量分数为×100%≈94.05%。 7.(1)Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近，不易通过调pH分离Fe2＋和Zn2＋；Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离Fe3＋和Zn2＋ (2)3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 过量的KMnO4进入溶液 (3)反应时间、搅拌速率 (4)在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水NH4HCO3混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水—NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重 解析　以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2＋、SO，还含有Fe3＋、Fe2＋、Mn2＋、Pb2＋等)为原料制备高纯ZnO，向酸浸液中加入H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋，该过程中溶液pH上升将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去，过滤向滤液中加入高锰酸钾溶液将Mn2＋转化为MnO2除去，过滤后向滤液中加入Zn粉将Pb2＋转化为Pb除去，得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液经过一系列操作得到高纯ZnO，以此解答。(1)由Zn(OH)2与Fe(OH)2的Ksp数据可知Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近，不易通过调pH分离Fe2＋和Zn2＋；Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大，易于通过调pH分离Fe3＋和Zn2＋。(2)“除锰”过程中，高锰酸钾溶液将Mn2＋转化为MnO2，离子方程式为3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋；由图可知，当>2.5时，溶液中锰含量增大，而锰去除率下降，其原因是过量的KMnO4进入溶液。(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响，实验组控制不变的因素有：“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率。(4)以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案为在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水—NH4HCO3混合溶液；当向上层清液中继续滴加氨水—NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时，过滤，所得滤渣用蒸馏水洗涤，直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊；将所得沉淀烘干后灼烧至恒重。 学科网（北京）股份有限公司 $$