高考特训6 常见金属化合物的制备（含答案）2026届高三化学一轮大单元复习
文档属性
| 名称 | 高考特训6 常见金属化合物的制备（含答案）2026届高三化学一轮大单元复习 |  | |
| 格式 | DOC | ||
| 文件大小 | 361.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-22 09:32:27 | ||
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文档简介
大单元二 综合与应用
高考特训6 常见金属化合物的制备
1. (2023·连云港)LiFePO4和FePO4可以作为锂离子电池的正极材料。
(1) LiFePO4的制备。在氮气的氛围中，将一定量的(NH4)2Fe(SO4)2溶液与H3PO4、LiOH溶液中的一种混合，然后加入三颈烧瓶中(如图)，在搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加剩余的另一种溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥得到粗产品。
① 滴液漏斗中的溶液是__________________。
② (NH4)2Fe(SO4)2与H3PO4、LiOH反应得到LiFePO4和NH4HSO4，该反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________[已知Ka(HSO)＝1.0×10－2]。
③ 在氮气氛围下，粗产品经150 ℃干燥、高温焙烧，即可得到锂离子电池的正极材料。焙烧时常向其中加入少量活性炭黑，其主要目的是___________________________________________________。
(2) FePO4的制备。取一定量比例的铁粉、磷酸、水放入容器中，加热充分反应，向反应后的溶液中加入一定量H2O2，同时加入适量水调节pH，静置后过滤，洗涤，得到FePO4·2H2O，高温煅烧FePO4·2H2O，即可得到FePO4。
① 其他条件不变时，磷酸与水的混合比例对铁粉溶解速率的影响如图所示：
当≤≤时，随着水的比例增加，铁粉溶解速率迅速升高的原因是______________________ _________________________________________________________________________________________________________________。
② 为使反应过程中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列操作控制能达到目的的是______(填字母)。
A. 用Ca(OH)2调节溶液pH＝7
B. 加热，使反应在较高温度下进行
C. 缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
D. 加入适当过量的H2O2溶液
③ 将Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液混合可以得到FePO4·2H2O。设计以Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液为原料，补充完整制备FePO4·2H2O的实验方案：_______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，干燥得到FePO4·2H2O[实验中必须使用的试剂：盐酸、BaCl2溶液，Fe(OH)3开始沉淀的pH＝2.7]。
2. (2024·连云港一模)实验室利用含钴废催化剂制备CoCl2·2H2O，并利用其制备[Co(NH3)6]Cl3。已知：Fe(OH)3完全沉淀的pH为2.7，Al(OH)3完全沉淀的pH为4.2，Co(OH)2开始沉淀的pH为6.5，CoCl2的溶解度曲线如图1所示。
图1 图2
(1) 补充完整以含钴废催化剂(主要成分为CoO、少量Fe2O3和Al2O3)为原料制备CoCl2·2H2O的实验方案：______________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，洗涤2～3次，低温干燥，得到产品CoCl2·2H2O(实验中须使用的仪器和试剂：pH计、1 mol/L HCl溶液、CoCO3固体)。
(2) 制备[Co(NH3)6]Cl3并测定Co含量。将CoCl2·2H2O和活性炭(催化剂)加入三颈烧瓶中(装置如图2)，然后再依次通过滴液漏斗缓慢滴加NH4Cl和浓氨水混合溶液、H2O2溶液，控制温度不超过60 ℃充分反应，冷却后过滤。
① 三颈烧瓶中制得[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为_____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
② 加入NH4Cl的作用是__________________________________________________________________ ___________________________。
③ 在没有活性炭存在时，能得到一种化学式为Co(NH3)5Cl3的纯净物。测得1 mol Co(NH3)5Cl3与足量的硝酸银溶液反应生成2 mol AgCl，该配合物内界的化学式为__________________________________ ________。
④ 准确称取7.080 0 g样品于烧杯中，加入足量NaOH溶液充分反应，微沸加热至无NH3放出。冷却至室温后，加入过量的KI固体和盐酸，充分摇荡。将所得溶液定容至250 mL，然后取出25.00 mL溶液放入锥形瓶中，滴加少量淀粉溶液，用0.1 mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为24.00 mL。计算样品中钴元素的质量分数(写出计算过程，Co—59)。
3. (2024·苏锡常镇二模)以软锰矿浆(含MnO2及少量CaO、MgO等)吸收烟气中SO2并制备高纯Mn3O4。
(1) 吸收SO2
① 将烟气与软锰矿浆在吸收塔中逆流接触，烟气中的SO2被充分吸收，矿浆中的MnO2转化为Mn2＋。写出SO2与MnO2发生反应的化学方程式：________________________________________________。
② 脱硫过程中软锰矿浆的pH和SO2吸收率的变化关系如图所示。随着脱硫的进行，软锰矿浆pH下降，但15 h前pH下降缓慢，其主要原因是________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③ 当脱硫15 h后，SO2吸收率急剧下降。此时加入菱锰矿(MnCO3)，SO2吸收率又可恢复至95%以上，其原因是___________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________。
(2) 净化MnSO4
过滤脱硫后的软锰矿浆液，用NaF沉淀除去所得滤液中的Ca2＋、Mg2＋(浓度小于1.0×10－6 mol/L)。此时应控制溶液中c(F－)略大于_____________________mol/L[已知：Ksp(MnF2)＝6.0×10－3、Ksp(CaF2)＝4.9×10－9、Ksp(MgF2)＝5.0×10－11]。
(3) 制备Mn3O4
① 向反应器中加入MnSO4溶液，控制80 ℃恒温，搅拌下鼓入空气可制得Mn3O4。写出生成Mn3O4的离子方程式：_______________________________________________________________________。
② 实际生产中，常将MnSO4溶液和氨水并流加入反应器。若加入的氨水量不足，产品中会混入Mn2O3、MnO2等，其原因是___________________________________________________________________________ _________________________________________________________。
大单元二 综合与应用
高考特训6 常见金属化合物的制备
1. (2023·连云港)LiFePO4和FePO4可以作为锂离子电池的正极材料。
(1) LiFePO4的制备。在氮气的氛围中，将一定量的(NH4)2Fe(SO4)2溶液与H3PO4、LiOH溶液中的一种混合，然后加入三颈烧瓶中(如图)，在搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加剩余的另一种溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥得到粗产品。
① 滴液漏斗中的溶液是LiOH溶液。
② (NH4)2Fe(SO4)2与H3PO4、LiOH反应得到LiFePO4和NH4HSO4，该反应的离子方程式为Fe2＋＋Li＋＋OH－＋H3PO4＋2SO===LiFePO4↓＋H2O＋2HSO[已知Ka(HSO)＝1.0×10－2]。
③ 在氮气氛围下，粗产品经150 ℃干燥、高温焙烧，即可得到锂离子电池的正极材料。焙烧时常向其中加入少量活性炭黑，其主要目的是改善成型后LiFePO4的导电性能。
(2) FePO4的制备。取一定量比例的铁粉、磷酸、水放入容器中，加热充分反应，向反应后的溶液中加入一定量H2O2，同时加入适量水调节pH，静置后过滤，洗涤，得到FePO4·2H2O，高温煅烧FePO4·2H2O，即可得到FePO4。
① 其他条件不变时，磷酸与水的混合比例对铁粉溶解速率的影响如图所示：
当≤≤时，随着水的比例增加，铁粉溶解速率迅速升高的原因是当≤≤时，随着水的比例增加，促进了H3PO4的电离，H＋的量增多，同时反应放热也加快了反应速率。
② 为使反应过程中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列操作控制能达到目的的是CD(填字母)。
A. 用Ca(OH)2调节溶液pH＝7
B. 加热，使反应在较高温度下进行
C. 缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
D. 加入适当过量的H2O2溶液
③ 将Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液混合可以得到FePO4·2H2O。设计以Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液为原料，补充完整制备FePO4·2H2O的实验方案：在搅拌下向Fe2(SO4)3溶液中缓慢加入Na2HPO4溶液，控制溶液的pH<2.7，充分反应后，向上层清液中继续加入Na2HPO4溶液不再产生沉淀，静置后过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不再出现白色沉淀，干燥得到FePO4·2H2O[实验中必须使用的试剂：盐酸、BaCl2溶液，Fe(OH)3开始沉淀的pH＝2.7]。
【解析】 (1) ① (NH4)2Fe(SO4)2能与LiOH溶液反应，故滴液漏斗中应盛放LiOH溶液。③ 活性炭能导电，焙烧时向LiFePO4中加入少量活性炭黑的目的是改善成型后LiFePO4的导电性能。(2) ① 磷酸是三元中强酸，在溶液中分步电离出H＋，向磷酸中加水，H＋的量增多，反应速率增大，且反应放出热量使温度升高，反应速率加快。② 用氢氧化钙调节溶液pH为7，会使Fe2＋转化为沉淀，不利于Fe2＋氧化，A错误；加热促进过氧化氢分解，不利于Fe2＋氧化，B错误；缓慢滴加过氧化氢溶液并搅拌可以使反应物的接触充分，有利于Fe2＋氧化，C正确；加入适当过量的过氧化氢溶液，有利于Fe2＋氧化，D正确。③ 向硫酸铁溶液中缓慢加入磷酸氢二钠溶液，控制溶液的pH小于2.7，防止Fe3＋生成氢氧化铁沉淀；充分反应后，向上层清液中继续加入磷酸氢二钠溶液至不再产生沉淀，保证Fe3＋沉淀完全；静置后过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，不再出现白色沉淀，说明沉淀洗涤干净。
2. (2024·连云港一模)实验室利用含钴废催化剂制备CoCl2·2H2O，并利用其制备[Co(NH3)6]Cl3。已知：Fe(OH)3完全沉淀的pH为2.7，Al(OH)3完全沉淀的pH为4.2，Co(OH)2开始沉淀的pH为6.5，CoCl2的溶解度曲线如图1所示。
图1 图2
(1) 补充完整以含钴废催化剂(主要成分为CoO、少量Fe2O3和Al2O3)为原料制备CoCl2·2H2O的实验方案：在搅拌下，向一定量 1 mol/L HCl溶液中分批加入含钴废催化剂，至固体不再溶解，然后再向其中分批加入少量CoCO3固体，用pH计测量溶液pH，当其pH介于4.2～6.5后，过滤，所得滤液蒸发浓缩、控制温度在50～90 ℃之间冷却结晶，洗涤2～3次，低温干燥，得到产品CoCl2·2H2O(实验中须使用的仪器和试剂：pH计、1 mol/L HCl溶液、CoCO3固体)。
(2) 制备[Co(NH3)6]Cl3并测定Co含量。将CoCl2·2H2O和活性炭(催化剂)加入三颈烧瓶中(装置如图2)，然后再依次通过滴液漏斗缓慢滴加NH4Cl和浓氨水混合溶液、H2O2溶液，控制温度不超过60 ℃充分反应，冷却后过滤。
① 三颈烧瓶中制得[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为2Co2＋＋2NH＋10NH3＋H2O22[Co(NH3)6]3＋＋2H2O或2Co2＋＋2NH＋10NH3·H2O＋H2O22[Co(NH3)6]3＋＋12H2O。
② 加入NH4Cl的作用是控制OH－的浓度，防止生成Co(OH)2沉淀；为反应提供Cl－。
③ 在没有活性炭存在时，能得到一种化学式为Co(NH3)5Cl3的纯净物。测得1 mol Co(NH3)5Cl3与足量的硝酸银溶液反应生成2 mol AgCl，该配合物内界的化学式为[Co(NH3)5Cl]2＋。
④ 准确称取7.080 0 g样品于烧杯中，加入足量NaOH溶液充分反应，微沸加热至无NH3放出。冷却至室温后，加入过量的KI固体和盐酸，充分摇荡。将所得溶液定容至250 mL，然后取出25.00 mL溶液放入锥形瓶中，滴加少量淀粉溶液，用0.1 mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为24.00 mL。计算样品中钴元素的质量分数(写出计算过程，Co—59)。
已知：[Co(NH3)6]3＋＋3OH－===Co(OH)3↓＋6NH3↑，2Co(OH)3＋2I－＋6H＋===2Co2＋＋I2＋6H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O。
n(Na2S2O3)＝0.1 mol/L×24.00×10－3 L×＝2.400 0×10－2 mol
n(Co)＝n(Na2S2O3)＝2.400 0×10－2 mol
m(Co)＝2.400 0×10－2 mol×59 g/mol＝1.416 0 g
钴元素的质量分数＝×100%＝20%
【解析】 (2) ③ 1 mol Co(NH3)5Cl3与足量硝酸银溶液生成2 mol AgCl，说明配合物外界有2个Cl－，配合物化学式为[Co(NH3)5 Cl]Cl2，内界化学式为[Co(NH3)5Cl]2＋。
3. (2024·苏锡常镇二模)以软锰矿浆(含MnO2及少量CaO、MgO等)吸收烟气中SO2并制备高纯Mn3O4。
(1) 吸收SO2
① 将烟气与软锰矿浆在吸收塔中逆流接触，烟气中的SO2被充分吸收，矿浆中的MnO2转化为Mn2＋。写出SO2与MnO2发生反应的化学方程式：MnO2＋SO2===MnSO4。
② 脱硫过程中软锰矿浆的pH和SO2吸收率的变化关系如图所示。随着脱硫的进行，软锰矿浆pH下降，但15 h前pH下降缓慢，其主要原因是溶于软锰矿浆的SO2与烟气中的O2反应，生成H2SO4，pH下降。15 h前由于软锰矿中的CaO、MgO消耗H2SO4，导致pH下降缓慢。
③ 当脱硫15 h后，SO2吸收率急剧下降。此时加入菱锰矿(MnCO3)，SO2吸收率又可恢复至95%以上，其原因是MnCO3消耗H2SO4，使软锰矿浆的pH升高，提高了软锰矿浆中SO2的溶解量，进而有利于SO2与MnO2的反应。
(2) 净化MnSO4
过滤脱硫后的软锰矿浆液，用NaF沉淀除去所得滤液中的Ca2＋、Mg2＋(浓度小于1.0×10－6 mol/L)。此时应控制溶液中c(F－)略大于7.0×10－2mol/L[已知：Ksp(MnF2)＝6.0×10－3、Ksp(CaF2)＝4.9×10－9、Ksp(MgF2)＝5.0×10－11]。
(3) 制备Mn3O4
① 向反应器中加入MnSO4溶液，控制80 ℃恒温，搅拌下鼓入空气可制得Mn3O4。写出生成Mn3O4的离子方程式：6Mn2＋＋O2＋6H2O2Mn3O4↓＋12H＋。
② 实际生产中，常将MnSO4溶液和氨水并流加入反应器。若加入的氨水量不足，产品中会混入Mn2O3、MnO2等，其原因是氨水的量不足，溶液中c(H＋)增大，O2的氧化能力增强，将Mn元素氧化为较高价态的氧化物。
【解析】 (2) ① 加入NaF后，应使Ca2＋、Mg2＋沉淀而不能使Mn2＋沉淀，根据给定的Ksp可知，当Ca2＋沉淀完全时，c(F－)＝ mol/L＝7.0×10－2 mol/L，当Mg2＋沉淀完全时，c(F－)＝ mol/L≈7.0×10－3 mol/L，故此时应控制溶液中c(F－)略大于7.0×10－2 mol/L。
高考特训6 常见金属化合物的制备
1. (2023·连云港)LiFePO4和FePO4可以作为锂离子电池的正极材料。
(1) LiFePO4的制备。在氮气的氛围中，将一定量的(NH4)2Fe(SO4)2溶液与H3PO4、LiOH溶液中的一种混合，然后加入三颈烧瓶中(如图)，在搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加剩余的另一种溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥得到粗产品。
① 滴液漏斗中的溶液是__________________。
② (NH4)2Fe(SO4)2与H3PO4、LiOH反应得到LiFePO4和NH4HSO4，该反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________[已知Ka(HSO)＝1.0×10－2]。
③ 在氮气氛围下，粗产品经150 ℃干燥、高温焙烧，即可得到锂离子电池的正极材料。焙烧时常向其中加入少量活性炭黑，其主要目的是___________________________________________________。
(2) FePO4的制备。取一定量比例的铁粉、磷酸、水放入容器中，加热充分反应，向反应后的溶液中加入一定量H2O2，同时加入适量水调节pH，静置后过滤，洗涤，得到FePO4·2H2O，高温煅烧FePO4·2H2O，即可得到FePO4。
① 其他条件不变时，磷酸与水的混合比例对铁粉溶解速率的影响如图所示：
当≤≤时，随着水的比例增加，铁粉溶解速率迅速升高的原因是______________________ _________________________________________________________________________________________________________________。
② 为使反应过程中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列操作控制能达到目的的是______(填字母)。
A. 用Ca(OH)2调节溶液pH＝7
B. 加热，使反应在较高温度下进行
C. 缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
D. 加入适当过量的H2O2溶液
③ 将Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液混合可以得到FePO4·2H2O。设计以Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液为原料，补充完整制备FePO4·2H2O的实验方案：_______________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，干燥得到FePO4·2H2O[实验中必须使用的试剂：盐酸、BaCl2溶液，Fe(OH)3开始沉淀的pH＝2.7]。
2. (2024·连云港一模)实验室利用含钴废催化剂制备CoCl2·2H2O，并利用其制备[Co(NH3)6]Cl3。已知：Fe(OH)3完全沉淀的pH为2.7，Al(OH)3完全沉淀的pH为4.2，Co(OH)2开始沉淀的pH为6.5，CoCl2的溶解度曲线如图1所示。
图1 图2
(1) 补充完整以含钴废催化剂(主要成分为CoO、少量Fe2O3和Al2O3)为原料制备CoCl2·2H2O的实验方案：______________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，洗涤2～3次，低温干燥，得到产品CoCl2·2H2O(实验中须使用的仪器和试剂：pH计、1 mol/L HCl溶液、CoCO3固体)。
(2) 制备[Co(NH3)6]Cl3并测定Co含量。将CoCl2·2H2O和活性炭(催化剂)加入三颈烧瓶中(装置如图2)，然后再依次通过滴液漏斗缓慢滴加NH4Cl和浓氨水混合溶液、H2O2溶液，控制温度不超过60 ℃充分反应，冷却后过滤。
① 三颈烧瓶中制得[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为_____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
② 加入NH4Cl的作用是__________________________________________________________________ ___________________________。
③ 在没有活性炭存在时，能得到一种化学式为Co(NH3)5Cl3的纯净物。测得1 mol Co(NH3)5Cl3与足量的硝酸银溶液反应生成2 mol AgCl，该配合物内界的化学式为__________________________________ ________。
④ 准确称取7.080 0 g样品于烧杯中，加入足量NaOH溶液充分反应，微沸加热至无NH3放出。冷却至室温后，加入过量的KI固体和盐酸，充分摇荡。将所得溶液定容至250 mL，然后取出25.00 mL溶液放入锥形瓶中，滴加少量淀粉溶液，用0.1 mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为24.00 mL。计算样品中钴元素的质量分数(写出计算过程，Co—59)。
3. (2024·苏锡常镇二模)以软锰矿浆(含MnO2及少量CaO、MgO等)吸收烟气中SO2并制备高纯Mn3O4。
(1) 吸收SO2
① 将烟气与软锰矿浆在吸收塔中逆流接触，烟气中的SO2被充分吸收，矿浆中的MnO2转化为Mn2＋。写出SO2与MnO2发生反应的化学方程式：________________________________________________。
② 脱硫过程中软锰矿浆的pH和SO2吸收率的变化关系如图所示。随着脱硫的进行，软锰矿浆pH下降，但15 h前pH下降缓慢，其主要原因是________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③ 当脱硫15 h后，SO2吸收率急剧下降。此时加入菱锰矿(MnCO3)，SO2吸收率又可恢复至95%以上，其原因是___________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________。
(2) 净化MnSO4
过滤脱硫后的软锰矿浆液，用NaF沉淀除去所得滤液中的Ca2＋、Mg2＋(浓度小于1.0×10－6 mol/L)。此时应控制溶液中c(F－)略大于_____________________mol/L[已知：Ksp(MnF2)＝6.0×10－3、Ksp(CaF2)＝4.9×10－9、Ksp(MgF2)＝5.0×10－11]。
(3) 制备Mn3O4
① 向反应器中加入MnSO4溶液，控制80 ℃恒温，搅拌下鼓入空气可制得Mn3O4。写出生成Mn3O4的离子方程式：_______________________________________________________________________。
② 实际生产中，常将MnSO4溶液和氨水并流加入反应器。若加入的氨水量不足，产品中会混入Mn2O3、MnO2等，其原因是___________________________________________________________________________ _________________________________________________________。
大单元二 综合与应用
高考特训6 常见金属化合物的制备
1. (2023·连云港)LiFePO4和FePO4可以作为锂离子电池的正极材料。
(1) LiFePO4的制备。在氮气的氛围中，将一定量的(NH4)2Fe(SO4)2溶液与H3PO4、LiOH溶液中的一种混合，然后加入三颈烧瓶中(如图)，在搅拌下通过滴液漏斗缓慢滴加剩余的另一种溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥得到粗产品。
① 滴液漏斗中的溶液是LiOH溶液。
② (NH4)2Fe(SO4)2与H3PO4、LiOH反应得到LiFePO4和NH4HSO4，该反应的离子方程式为Fe2＋＋Li＋＋OH－＋H3PO4＋2SO===LiFePO4↓＋H2O＋2HSO[已知Ka(HSO)＝1.0×10－2]。
③ 在氮气氛围下，粗产品经150 ℃干燥、高温焙烧，即可得到锂离子电池的正极材料。焙烧时常向其中加入少量活性炭黑，其主要目的是改善成型后LiFePO4的导电性能。
(2) FePO4的制备。取一定量比例的铁粉、磷酸、水放入容器中，加热充分反应，向反应后的溶液中加入一定量H2O2，同时加入适量水调节pH，静置后过滤，洗涤，得到FePO4·2H2O，高温煅烧FePO4·2H2O，即可得到FePO4。
① 其他条件不变时，磷酸与水的混合比例对铁粉溶解速率的影响如图所示：
当≤≤时，随着水的比例增加，铁粉溶解速率迅速升高的原因是当≤≤时，随着水的比例增加，促进了H3PO4的电离，H＋的量增多，同时反应放热也加快了反应速率。
② 为使反应过程中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列操作控制能达到目的的是CD(填字母)。
A. 用Ca(OH)2调节溶液pH＝7
B. 加热，使反应在较高温度下进行
C. 缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
D. 加入适当过量的H2O2溶液
③ 将Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液混合可以得到FePO4·2H2O。设计以Fe2(SO4)3与Na2HPO4溶液为原料，补充完整制备FePO4·2H2O的实验方案：在搅拌下向Fe2(SO4)3溶液中缓慢加入Na2HPO4溶液，控制溶液的pH<2.7，充分反应后，向上层清液中继续加入Na2HPO4溶液不再产生沉淀，静置后过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不再出现白色沉淀，干燥得到FePO4·2H2O[实验中必须使用的试剂：盐酸、BaCl2溶液，Fe(OH)3开始沉淀的pH＝2.7]。
【解析】 (1) ① (NH4)2Fe(SO4)2能与LiOH溶液反应，故滴液漏斗中应盛放LiOH溶液。③ 活性炭能导电，焙烧时向LiFePO4中加入少量活性炭黑的目的是改善成型后LiFePO4的导电性能。(2) ① 磷酸是三元中强酸，在溶液中分步电离出H＋，向磷酸中加水，H＋的量增多，反应速率增大，且反应放出热量使温度升高，反应速率加快。② 用氢氧化钙调节溶液pH为7，会使Fe2＋转化为沉淀，不利于Fe2＋氧化，A错误；加热促进过氧化氢分解，不利于Fe2＋氧化，B错误；缓慢滴加过氧化氢溶液并搅拌可以使反应物的接触充分，有利于Fe2＋氧化，C正确；加入适当过量的过氧化氢溶液，有利于Fe2＋氧化，D正确。③ 向硫酸铁溶液中缓慢加入磷酸氢二钠溶液，控制溶液的pH小于2.7，防止Fe3＋生成氢氧化铁沉淀；充分反应后，向上层清液中继续加入磷酸氢二钠溶液至不再产生沉淀，保证Fe3＋沉淀完全；静置后过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，不再出现白色沉淀，说明沉淀洗涤干净。
2. (2024·连云港一模)实验室利用含钴废催化剂制备CoCl2·2H2O，并利用其制备[Co(NH3)6]Cl3。已知：Fe(OH)3完全沉淀的pH为2.7，Al(OH)3完全沉淀的pH为4.2，Co(OH)2开始沉淀的pH为6.5，CoCl2的溶解度曲线如图1所示。
图1 图2
(1) 补充完整以含钴废催化剂(主要成分为CoO、少量Fe2O3和Al2O3)为原料制备CoCl2·2H2O的实验方案：在搅拌下，向一定量 1 mol/L HCl溶液中分批加入含钴废催化剂，至固体不再溶解，然后再向其中分批加入少量CoCO3固体，用pH计测量溶液pH，当其pH介于4.2～6.5后，过滤，所得滤液蒸发浓缩、控制温度在50～90 ℃之间冷却结晶，洗涤2～3次，低温干燥，得到产品CoCl2·2H2O(实验中须使用的仪器和试剂：pH计、1 mol/L HCl溶液、CoCO3固体)。
(2) 制备[Co(NH3)6]Cl3并测定Co含量。将CoCl2·2H2O和活性炭(催化剂)加入三颈烧瓶中(装置如图2)，然后再依次通过滴液漏斗缓慢滴加NH4Cl和浓氨水混合溶液、H2O2溶液，控制温度不超过60 ℃充分反应，冷却后过滤。
① 三颈烧瓶中制得[Co(NH3)6]3＋的离子方程式为2Co2＋＋2NH＋10NH3＋H2O22[Co(NH3)6]3＋＋2H2O或2Co2＋＋2NH＋10NH3·H2O＋H2O22[Co(NH3)6]3＋＋12H2O。
② 加入NH4Cl的作用是控制OH－的浓度，防止生成Co(OH)2沉淀；为反应提供Cl－。
③ 在没有活性炭存在时，能得到一种化学式为Co(NH3)5Cl3的纯净物。测得1 mol Co(NH3)5Cl3与足量的硝酸银溶液反应生成2 mol AgCl，该配合物内界的化学式为[Co(NH3)5Cl]2＋。
④ 准确称取7.080 0 g样品于烧杯中，加入足量NaOH溶液充分反应，微沸加热至无NH3放出。冷却至室温后，加入过量的KI固体和盐酸，充分摇荡。将所得溶液定容至250 mL，然后取出25.00 mL溶液放入锥形瓶中，滴加少量淀粉溶液，用0.1 mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为24.00 mL。计算样品中钴元素的质量分数(写出计算过程，Co—59)。
已知：[Co(NH3)6]3＋＋3OH－===Co(OH)3↓＋6NH3↑，2Co(OH)3＋2I－＋6H＋===2Co2＋＋I2＋6H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O。
n(Na2S2O3)＝0.1 mol/L×24.00×10－3 L×＝2.400 0×10－2 mol
n(Co)＝n(Na2S2O3)＝2.400 0×10－2 mol
m(Co)＝2.400 0×10－2 mol×59 g/mol＝1.416 0 g
钴元素的质量分数＝×100%＝20%
【解析】 (2) ③ 1 mol Co(NH3)5Cl3与足量硝酸银溶液生成2 mol AgCl，说明配合物外界有2个Cl－，配合物化学式为[Co(NH3)5 Cl]Cl2，内界化学式为[Co(NH3)5Cl]2＋。
3. (2024·苏锡常镇二模)以软锰矿浆(含MnO2及少量CaO、MgO等)吸收烟气中SO2并制备高纯Mn3O4。
(1) 吸收SO2
① 将烟气与软锰矿浆在吸收塔中逆流接触，烟气中的SO2被充分吸收，矿浆中的MnO2转化为Mn2＋。写出SO2与MnO2发生反应的化学方程式：MnO2＋SO2===MnSO4。
② 脱硫过程中软锰矿浆的pH和SO2吸收率的变化关系如图所示。随着脱硫的进行，软锰矿浆pH下降，但15 h前pH下降缓慢，其主要原因是溶于软锰矿浆的SO2与烟气中的O2反应，生成H2SO4，pH下降。15 h前由于软锰矿中的CaO、MgO消耗H2SO4，导致pH下降缓慢。
③ 当脱硫15 h后，SO2吸收率急剧下降。此时加入菱锰矿(MnCO3)，SO2吸收率又可恢复至95%以上，其原因是MnCO3消耗H2SO4，使软锰矿浆的pH升高，提高了软锰矿浆中SO2的溶解量，进而有利于SO2与MnO2的反应。
(2) 净化MnSO4
过滤脱硫后的软锰矿浆液，用NaF沉淀除去所得滤液中的Ca2＋、Mg2＋(浓度小于1.0×10－6 mol/L)。此时应控制溶液中c(F－)略大于7.0×10－2mol/L[已知：Ksp(MnF2)＝6.0×10－3、Ksp(CaF2)＝4.9×10－9、Ksp(MgF2)＝5.0×10－11]。
(3) 制备Mn3O4
① 向反应器中加入MnSO4溶液，控制80 ℃恒温，搅拌下鼓入空气可制得Mn3O4。写出生成Mn3O4的离子方程式：6Mn2＋＋O2＋6H2O2Mn3O4↓＋12H＋。
② 实际生产中，常将MnSO4溶液和氨水并流加入反应器。若加入的氨水量不足，产品中会混入Mn2O3、MnO2等，其原因是氨水的量不足，溶液中c(H＋)增大，O2的氧化能力增强，将Mn元素氧化为较高价态的氧化物。
【解析】 (2) ① 加入NaF后，应使Ca2＋、Mg2＋沉淀而不能使Mn2＋沉淀，根据给定的Ksp可知，当Ca2＋沉淀完全时，c(F－)＝ mol/L＝7.0×10－2 mol/L，当Mg2＋沉淀完全时，c(F－)＝ mol/L≈7.0×10－3 mol/L，故此时应控制溶液中c(F－)略大于7.0×10－2 mol/L。
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