以废锂电池正极材料（主要成分为LiCoO2和Al,含少量C、Fe单质）为原料可制备Co3O4。已知：Co元素的常见化合价为+2、+3，钴酸锂（LiCoO2）不溶于水．
步骤Ⅰ：取一定量的废锂电池，加入适量的稀硫酸和30%的H2O2溶液，待固体充分溶解，过滤。
步骤Ⅱ：向滤液中滴加NaOH溶液，调节pH进行除杂，过滤。
步骤Ⅲ：向步骤Ⅱ的滤液中加入NaHCO3溶液，水浴加热至50℃左右，反应生成CoCO3沉淀。
步骤Ⅳ：在纯氧中加热分解CoCO3得到Co3O4。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ为加快溶解速率，可采取的措施有 加热加热、粉碎固体粉碎固体（任写两条）。
（2）步骤Ⅰ中LiCoO2在H2SO4和H2O2作用下转化为可溶性硫酸盐Li2SO4和CoSO4，该转化中体现了H2O2的 还原还原性。
（3）已知步骤Ⅱ中Fe元素以Fe3+形式存在于滤液中。若溶液中c（Co2+）=0.2mol•L-1，欲使溶液中Fe3+，Al3+的浓度均小于1×10-6mol•L-1，需控制的pH范围为 5＜pH＜75＜pH＜7。（已知：室温下，Ksp[Al（OH）3]=1×10-33，Ksp[Fe（OH）3]=3×10-39，Ksp[Co（OH）2]=2×10-15。）
（4）写出步骤Ⅲ反应的离子方程式 Co2++2HCO-3 50℃ 2CoCO3↓+CO2↑+H2OCo2++2HCO-3 50℃ 2CoCO3↓+CO2↑+H2O。
（5）步骤Ⅳ加热升温过程中测得固体的质量变化如图所示。加热分解CoCO3制备Co3O4需要控制的温度范围为 300～600℃300～600℃。（已知Mr（CoCO3）=119，Mr（CoO）=75，Mr（Co3CO4）=241，Mr（Co2CO3）=166）
HCO
-
3
50
℃
HCO
-
3
50
℃
【考点】制备实验方案的设计．
【答案】加热；粉碎固体；还原；5＜pH＜7；Co2++2 2CoCO3↓+CO2↑+H2O；300～600℃
HCO
-
3
50
℃
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：12引用：1难度：0.5
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
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（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
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