题目

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： FeSO4FeOOH晶种FeOOHFe2O3Fe3O4CoxFe3－xO4 (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。检验粗产品是否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。 答案：【详细分析】(3)200～300 ℃下加热脱水，属于高温灼烧，使用坩埚、泥三角、酒精灯。(5)检验洗涤液中是否有SO即可。(6)溶解(酸溶)→氧化Fe2＋→NaOH溶液调pH沉淀Fe3＋→用NaOH溶液沉淀滤液中Co2＋→酸溶Co(OH)2→获取CoSO4·7H2O晶体。 答案　(1)4FeSO4＋8NaOH＋O24FeOOH＋4Na2SO4＋2H2O (2)消耗硫酸，生成FeSO4　氧化硫酸亚铁生成FeOOH，使晶种生长 (3)cde (4)除去空气，防止氢气与氧气混合发生爆炸 (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，则表明已洗涤干净 (6)②用稀硫酸溶解LiCoO2，并加入过量H2O2　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

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