第32练 化学实验热点题空
[分值：100分]
1.(11分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，制备亚氯酸钠的工艺流程如下。
已知：二氧化氯(ClO2)沸点为11.0 ℃，易溶于水，浓度过高时易分解；NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出晶体是NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)反应1在图1中进行，装置A的作用是 ；
通入空气，其作用是赶出ClO2，通空气不能过快，空气流速过快时ClO2不能被充分吸收；通空气也不能过慢，其原因是 。
(2)反应2在图2装置中进行，其中反应的化学方程式为 ， 冰水浴冷却的目的是 (写一条)。
2.(12分)草酸亚铁晶体呈黄色，难溶于水，可溶于稀H2SO4，有较强还原性。某化学兴趣小组用下列装置制备草酸亚铁晶体。
实验步骤如下：
第一步：按图连接好装置，检查装置气密性。
第二步：打开 ，关闭 。
第三步：……
第四步：打开K2，关闭K3，使A中溶液进入B中进行反应。
第五步：对B中所得沉淀进行过滤、洗涤和干燥可得FeC2O4·2H2O4
(1)请把实验步骤补充完整。
第二步：打开 (填“K1”“K2”“K3”或“K4”)，关闭 。
第三步： 。
(2)装置C的作用是 。
3.(12分)(2025·苏州期初)制铁红(Fe2O3)。
方法一： FeSO4精制液与 NH4HCO3溶液反应生成 FeCO3沉淀，再用 O2将 FeCO3氧化为铁红。
(1)补充完成由 FeSO4精制液制备 FeCO3的实验方案： 70 ℃下将精制液浓缩成饱和溶液， ，
干燥，得到 FeCO3[FeCO3沉淀需“洗涤完全”， Fe(OH)2开始沉淀的 pH=6.5]。
(2)70 ℃时， O2氧化 FeCO3的化学方程式为 。
方法二：FeSO4精制液与NaNO2、H2SO4、O2反应生成铁黄(FeOOH)，再由铁黄制取铁红。
(3)NaNO2、H2SO4产生的 NOx作催化剂，使精制 FeSO4溶液被 O2氧化为铁黄。其中NO作催化剂时分两步进行：第一步反应为 Fe2++ NO===Fe(NO)2+，第二步反应的离子方程式为 。
(4)实验测得铁黄产率随反应液温度变化情况如图所示。当温度高于 40 ℃时，铁黄产率下降的原因可能是 。
4.(3分)(2025·连云港期中)粗BaCO3中含有杂质 Fe(OH)2。补充完整由粗 BaCO3制取高纯度BaCO3的实验方案：取一定量粗BaCO3固体， ，
用蒸馏水充分洗涤沉淀，干燥，得到高纯度 BaCO3[已知： pH=3.2时Fe(OH)3沉淀完全。实验中必须使用的试剂：稀盐酸、 Na2CO3溶液]。
5.(3分)(2025·无锡期中)Na2Cr2O7可用于测定水体的COD(COD是指每升水样中还原性物质被氧化所需要 O2的质量)。现有某水样100.00 mL，酸化后加入 0.100 0 mol·L-1Na2Cr2O7溶液10.00 mL，使水样中的还原性物质完全被氧化，再用0.200 0 mol·L-1的 FeSO4溶液滴定剩余的Cr2，Cr2被还原为 Cr3+，消耗 FeSO4溶液25.00 mL，则该水样的COD为 mg·L-1。
6.(5分)(2025·苏州期中)测定NiSO4·6H2O产品中镍元素的含量。
取3.000 g样品，酸溶后配成100 mL溶液，取20.00 mL于锥形瓶中，滴入几滴紫脲酸胺指示剂，用浓度为 0.100 0 mol·L-1Na2H2Y标准液滴定，重复操作2~3次，平均消耗 Na2H2Y标准液17.40 mL。
已知：ⅰ. Ni2++H2Y2-===[NiY]2-+2H+；
ⅱ.紫脲酸胺为紫色试剂，遇 Ni2+显橙黄色。
(1)滴定至终点时溶液的颜色变化为 。
(2)计算样品中镍元素的质量分数(写出计算过程)。
7.(18分)(2025·南通、泰州、镇江、盐城一模)利用废弃的铂镍合金靶材回收金属铂的部分实验过程如下：
(1)拟利用如图所示装置边搅拌边持续加热8 h。为提高盐酸利用率，图中三颈烧瓶a口处还需要添加的仪器为 。
(2)将“酸浸”后的固体充分洗涤后加至浓硝酸和浓盐酸的混酸中发生氧化反应，得到含H2[PtCl6]的溶液。
①写出Pt发生反应的化学方程式： 。
②该过程需控制在40 ℃左右的原因是 。
(3)“沉铂”原理为[PtCl6]2-+2===(NH4)2[PtCl6]↓，Ksp{(NH4)2[PtCl6]}=1.6×10-6。向c([PtCl6]2-)=0.1 mol·L-1的溶液中加入等体积的NH4Cl溶液，为使c([PtCl6]2-)<10-5 mol·L-1，所加NH4Cl溶液浓度最小为 mol·L-1(忽略混合时溶液的体积变化)。
(4)通过还原法或直接煅烧法均可制金属铂。
①向(NH4)2[PtCl6]溶液中加入N2H4·H2O溶液，充分反应后得到金属铂，同时有N2逸出。还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6]，参加反应的N2H4·H2O的物质的量为 mol。
②将(NH4)2[PtCl6]隔绝空气煅烧可以得到Pt、N2、NH3和HCl。实验室可通过测定分解产物中HCl的量计算Pt回收率。请补充完整该测定过程中的实验方案：称取一定质量的(NH4)2[PtCl6]样品于硬质直玻璃管中，加强热，用去离子水充分吸收产生的气体后，稀释至一定体积， 。
已知：(ⅰ)当溶液pH介于6.5~10时，Cr(Ⅵ)的主要存在形式为；
(ⅱ)Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4，砖红色)=1.1×10-12。
须使用的试剂和仪器：KOH溶液、K2CrO4溶液、0.010 00 mol·L-1 AgNO3标准溶液；滴定管、锥形瓶、pH计。
8.(18分)(2025·徐州、连云港、淮安、宿迁一模)[Co(NH3)6]Cl2可用于脱除NO气体及制备[Co(NH3)6]Cl3。
(1)[Co(NH3)6]Cl2溶液制备。在图1所示装置中，用0.1 mol·L-1 CoCl2溶液与0.1 mol·L-1氨水反应可制得[Co(NH3)6]Cl2溶液。
①图1中仪器a的名称为 ，基态Co2+的核外电子排布式为 。
②反应Co(OH)2+6NH3[Co(NH3)6]2++2OH-的平衡常数K= 。
{已知：Ksp[Co(OH)2]=10-14.23，Co2++6NH3[Co(NH3)6]2+平衡常数K=105.11}
(2)脱除NO气体。已知：[Co(NH3)6]2+对NO吸收能力很强，而[Co(NH3)6]3+对NO的吸收能力极低；脱除NO气体总反应式为4[Co(NH3)6]2++2NO+2O2+H2O4[Co(NH3)6]3++2OH-++。
①实验得到NO脱除率与温度，时间变化如图2所示；NO脱除率随温度、时间变化的原因为 。
②钴氨溶液经过多次循环吸收NO后，其吸收NO的能力会降低，向钴氨溶液中加入KI溶液可恢复其吸收NO的能力，写出该反应的离子方程式： 。
(3)[Co(NH3)6]Cl3晶体制备。已知：[Co(NH3)6]Cl3晶体易溶于热水和稀盐酸中，在冰水、浓盐酸、无水乙醇中溶解度较小。
请补充完整实验方案：在通风橱中将制得的[Co(NH3)6]Cl2溶液加热至55 ℃左右，边搅拌边加入适量NH4Cl，再加入 ， 低温烘干，得到[Co(NH3)6]Cl3晶体。(实验中须使用：4% H2O2溶液、红色石蕊试纸、冰水、浓盐酸、无水乙醇)
9.(18分)(2024·淮安、南通部分学校模拟)LiCoO2(钴酸锂)难溶于水，具有强氧化性，可用作锂电池正极材料。某废旧锂电池正极中主要含LiCoO2，还含有少量Al、Fe的氧化物等。实验室可通过如下过程回收废电极中钴元素并制取Co3O4：
(1)浸取：将粉碎后的废旧锂电池正极材料置于如图1所示三颈烧瓶中，控温反应的温度为90 ℃，向烧瓶中加入2 mol·L-1 H2SO4溶液，在充分搅拌的条件下向烧瓶中滴加Na2S2O3溶液。
①S2是S中一个非羟基氧原子被硫原子替代而形成，则S2的空间结构是 形。
②浸取所得溶液中含Li+、Co2+、Al3+、Fe2+、Fe3+和S等，不含S2。写出浸取时LiCoO2发生反应的化学方程式： 。
③实验中判断Na2S2O3溶液过量的方法是 。
(2)除杂：向浸取液中先加入足量H2O2溶液，再加入NaOH溶液调节pH，过滤。有关沉淀数据如下表(“完全沉淀”溶液中离子浓度≤1.0×10-5 mol·L-1)：
沉淀 Al(OH)3 Fe(OH)3 Co(OH)2
恰好完全沉淀时pH 5.2 2.8 9.4
若浸取液中c(Co2+)=0.1 mol·L-1，则须调节溶液pH的范围是 (加入H2O2溶液和NaOH溶液时，溶液体积的变化忽略不计)。
(3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2+萃取率随pH的变化如图2所示。向萃取所得有机相中加入H2SO4，反萃取得到水相。
已知：萃取时发生的反应：
Co2++n(HA)2CoA2·(n-1)(HA)2+2H+
①萃取时，Co2+的萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是 。
②反萃取的目的是将有机层Co2+转移到水层。使Co2+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有 (填两条)。
(4)制Co3O4：请补充完整由反萃取Co2+所得水层制取Co3O4的实验方案：取反萃取后所得水层，
。
得到Co3O4。[须使用的试剂：1 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液、0.1 mol·L-1 HCl溶液、0.1 mol·L-1 BaCl2溶液、蒸馏水]
已知：①CoC2O4·2H2O难溶于水；
②CoC2O4·2H2O在空气中加热时固体残留物质质量与温度关系如图3所示。第32练 化学实验热点题空
[分值：100分]
1.(11分)亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，制备亚氯酸钠的工艺流程如下。
已知：二氧化氯(ClO2)沸点为11.0 ℃，易溶于水，浓度过高时易分解；NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出晶体是NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)反应1在图1中进行，装置A的作用是 ；
通入空气，其作用是赶出ClO2，通空气不能过快，空气流速过快时ClO2不能被充分吸收；通空气也不能过慢，其原因是 。
(2)反应2在图2装置中进行，其中反应的化学方程式为 ， 冰水浴冷却的目的是 (写一条)。
答案 (1)防止倒吸 ClO2不能及时被移走，浓度过高导致分解 (2)H2O2+2ClO2+2NaOH===2NaClO2+O2↑+2H2O 降低NaClO2的溶解度(或减少H2O2的分解或增加H2O2的溶解度或减少ClO2的分解)
解析 (2)根据最终产物NaClO2中氯元素的化合价可知反应2中ClO2被双氧水还原，反应的化学方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH===2NaClO2+O2↑+2H2O；根据题中信息：二氧化氯(ClO2)沸点为11.0 ℃，易溶于水，因此冰水浴冷却的目的是使ClO2变为液态，充分反应，减少H2O2的分解，提高利用率，降低NaClO2的溶解度，更利于生成NaClO2。
2.(12分)草酸亚铁晶体呈黄色，难溶于水，可溶于稀H2SO4，有较强还原性。某化学兴趣小组用下列装置制备草酸亚铁晶体。
实验步骤如下：
第一步：按图连接好装置，检查装置气密性。
第二步：打开 ，关闭 。
第三步：……
第四步：打开K2，关闭K3，使A中溶液进入B中进行反应。
第五步：对B中所得沉淀进行过滤、洗涤和干燥可得FeC2O4·2H2O4
(1)请把实验步骤补充完整。
第二步：打开 (填“K1”“K2”“K3”或“K4”)，关闭 。
第三步： 。
(2)装置C的作用是 。
答案 (1)K1、K3、K4 K2 用试管收集B(或C)中出来的气体并验纯 (2)液封(或防止空气进入装置B中)
解析 该实验利用Fe和H2SO4反应生成的H2先将装置中的空气排尽，再通过调节止水夹改变压强，将FeSO4和H2SO4混合液压入装有C2O4溶液的锥形瓶中，从而得到FeC2O4·2H2O。(1)按图连接好装置，检查装置气密性后，先利用Fe和H2SO4反应生成的H2排尽装置内空气，故应该打开K1、K3、K4，关闭K2；当B(或C)排出的气体全部为H2时，再开始下一步操作，则第三步应该是用试管收集B(或C)中出来的气体并验纯。(2)FeC2O4·2H2O有较强还原性，易被氧化，故装置C的作用是液封，目的是防止外界空气进入装置B。
3.(12分)(2025·苏州期初)制铁红(Fe2O3)。
方法一： FeSO4精制液与 NH4HCO3溶液反应生成 FeCO3沉淀，再用 O2将 FeCO3氧化为铁红。
(1)补充完成由 FeSO4精制液制备 FeCO3的实验方案： 70 ℃下将精制液浓缩成饱和溶液， ，
干燥，得到 FeCO3[FeCO3沉淀需“洗涤完全”， Fe(OH)2开始沉淀的 pH=6.5]。
(2)70 ℃时， O2氧化 FeCO3的化学方程式为 。
方法二：FeSO4精制液与NaNO2、H2SO4、O2反应生成铁黄(FeOOH)，再由铁黄制取铁红。
(3)NaNO2、H2SO4产生的 NOx作催化剂，使精制 FeSO4溶液被 O2氧化为铁黄。其中NO作催化剂时分两步进行：第一步反应为 Fe2++ NO===Fe(NO)2+，第二步反应的离子方程式为 。
(4)实验测得铁黄产率随反应液温度变化情况如图所示。当温度高于 40 ℃时，铁黄产率下降的原因可能是 。
答案 (1)在搅拌下向饱和 FeSO4精制液中加入 NH4HCO3溶液，控制溶液pH不大于6.5，待不再产生气体；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤，至向最后一次洗涤液中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，不出现白色沉淀 (2)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 (3)4Fe(NO)2++O2+6H2O===4FeOOH↓+4NO +8H+ (4)温度升高，催化剂 NOx的溶解度减小而逸出，反应速率减慢
解析 (1)反应原理为 FeSO4+2NH4HCO3===FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O，FeSO4水解使溶液显酸性，反应中要控制溶液的 pH<6.5，以免生成 Fe(OH)2沉淀，所以应将 NH4HCO3加入 FeSO4溶液中反应，通过观察无气体生成判断反应已完成，产生的 FeCO3沉淀表面有(NH4)2SO4，故需要用蒸馏水洗涤，通过盐酸酸化的 BaCl2溶液来判断沉淀是否洗干净。(2)O2将 FeCO3氧化为铁红(Fe2O3)。Fe元素由 +2价升高至+3价，O元素由0价降低为-2价，根据 Fe、O得失电子守恒配平反应，同时有 CO2生成。(3)第一步的产物 Fe(NO)2+作为第二步反应的反应物，生成铁黄(FeOOH)，NO为催化剂，参加第一步反应，同时在第二步反应中又生成， O2作氧化剂，根据 Fe、O得失电子守恒配平反应，在 H2SO4介质中，故用H+平衡电荷，反应物用 H2O平衡H、O原子。(4)在低温下， NOx在水中有一定的溶解量，但是当温度高于40 ℃时，图中铁黄产率迅速下降，原因是催化剂在水溶液中的溶解度减小，从而导致 NOx从水中逸出，故生成铁黄的产率下降。
4.(3分)(2025·连云港期中)粗BaCO3中含有杂质 Fe(OH)2。补充完整由粗 BaCO3制取高纯度BaCO3的实验方案：取一定量粗BaCO3固体， ，
用蒸馏水充分洗涤沉淀，干燥，得到高纯度 BaCO3[已知： pH=3.2时Fe(OH)3沉淀完全。实验中必须使用的试剂：稀盐酸、 Na2CO3溶液]。
答案 在搅拌下向其中加入稀盐酸至固体完全溶解，然后滴加 Na2CO3溶液调节 pH≥3.2，过滤。向滤液中滴加 Na2CO3溶液充分反应，静置后向上层清液中继续滴加 Na2CO3溶液无白色沉淀产生，过滤
5.(3分)(2025·无锡期中)Na2Cr2O7可用于测定水体的COD(COD是指每升水样中还原性物质被氧化所需要 O2的质量)。现有某水样100.00 mL，酸化后加入 0.100 0 mol·L-1Na2Cr2O7溶液10.00 mL，使水样中的还原性物质完全被氧化，再用0.200 0 mol·L-1的 FeSO4溶液滴定剩余的Cr2，Cr2被还原为 Cr3+，消耗 FeSO4溶液25.00 mL，则该水样的COD为 mg·L-1。
答案 80
解析 FeSO4溶液滴定剩余的Cr2，发生反应：
Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O，则n(Cr2)== ×10-3 mol，则100 mL 废水中，与废水反应的n(Cr2)= 0.100 0 mol·L-1×10.00×10-3 L-×10-3 mol =×10-3 mol，1 L废水水样中被还原的n(Cr2)=× 10-2 mol，由2Na2Cr2O7~3O2可得废水中化学耗氧量(即COD)为××10-2×103 mg·L-1=80 mg·L-1。
6.(5分)(2025·苏州期中)测定NiSO4·6H2O产品中镍元素的含量。
取3.000 g样品，酸溶后配成100 mL溶液，取20.00 mL于锥形瓶中，滴入几滴紫脲酸胺指示剂，用浓度为 0.100 0 mol·L-1Na2H2Y标准液滴定，重复操作2~3次，平均消耗 Na2H2Y标准液17.40 mL。
已知：ⅰ. Ni2++H2Y2-===[NiY]2-+2H+；
ⅱ.紫脲酸胺为紫色试剂，遇 Ni2+显橙黄色。
(1)滴定至终点时溶液的颜色变化为 。
(2)计算样品中镍元素的质量分数(写出计算过程)。
答案 (1)溶液由橙黄色变为紫色 (2)n(Ni2+)=n(H2Y2-)=0.100 0 mol·L-1×17.40 mL×10-3 L·mL-1=1.740×10-3 mol
100 mL 溶液中：m(Ni)=1.740×10-3 mol× ×59 g·mol-1=0.513 3 g
w(Ni)=×100%=17.11%。
7.(18分)(2025·南通、泰州、镇江、盐城一模)利用废弃的铂镍合金靶材回收金属铂的部分实验过程如下：
(1)拟利用如图所示装置边搅拌边持续加热8 h。为提高盐酸利用率，图中三颈烧瓶a口处还需要添加的仪器为 。
(2)将“酸浸”后的固体充分洗涤后加至浓硝酸和浓盐酸的混酸中发生氧化反应，得到含H2[PtCl6]的溶液。
①写出Pt发生反应的化学方程式： 。
②该过程需控制在40 ℃左右的原因是 。
(3)“沉铂”原理为[PtCl6]2-+2===(NH4)2[PtCl6]↓，Ksp{(NH4)2[PtCl6]}=1.6×10-6。向c([PtCl6]2-)=0.1 mol·L-1的溶液中加入等体积的NH4Cl溶液，为使c([PtCl6]2-)<10-5 mol·L-1，所加NH4Cl溶液浓度最小为 mol·L-1(忽略混合时溶液的体积变化)。
(4)通过还原法或直接煅烧法均可制金属铂。
①向(NH4)2[PtCl6]溶液中加入N2H4·H2O溶液，充分反应后得到金属铂，同时有N2逸出。还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6]，参加反应的N2H4·H2O的物质的量为 mol。
②将(NH4)2[PtCl6]隔绝空气煅烧可以得到Pt、N2、NH3和HCl。实验室可通过测定分解产物中HCl的量计算Pt回收率。请补充完整该测定过程中的实验方案：称取一定质量的(NH4)2[PtCl6]样品于硬质直玻璃管中，加强热，用去离子水充分吸收产生的气体后，稀释至一定体积， 。
已知：(ⅰ)当溶液pH介于6.5~10时，Cr(Ⅵ)的主要存在形式为；
(ⅱ)Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4，砖红色)=1.1×10-12。
须使用的试剂和仪器：KOH溶液、K2CrO4溶液、0.010 00 mol·L-1 AgNO3标准溶液；滴定管、锥形瓶、pH计。
答案 (1)(球形)冷凝管 (2)①3Pt+4HNO3+18HCl===3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2O ②温度过低，化学反应速率较慢；温度过高，硝酸分解、盐酸和硝酸挥发 (3)1.0 (4)①0.1 ②取10.00~30.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加KOH溶液，并用pH计测定溶液的pH，当pH介于6.5~10之间时，停止滴加。再加入几滴K2CrO4溶液为指示剂，向锥形瓶中慢慢滴加0.010 00 mol·L-1 AgNO3标准溶液至恰好出现砖红色沉淀，记录加入标准液的体积。重复以上滴定操作2~3次
解析 (1)盐酸易挥发，为提高盐酸利用率，可在三颈烧瓶a口处加一个球形冷凝管。
(2)①“溶解”时Pt被氧化为[PtCl6]2-，Pt元素化合价由0价升高为+4价，N元素化合价由+5价降低为+2价，根据得失电子守恒、电荷守恒，则发生反应的化学方程式为3Pt+4HNO3+18HCl===3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2O。
(3)若向c([PtCl6]2)=0.1 mol·L-1的溶液里加入等体积的NH4Cl溶液，使[PtCl6]2-沉淀完全，反应后c()== mol·L-1=0.4 mol·L-1，设原溶液体积为V L，则沉淀[PtCl6]2-需要NH4Cl溶液的物质的量为2V L×0.1 mol·L-1=0.2V mol，溶液等体积混合后，所加NH4Cl溶液的最小浓度为 mol·L-1=1.0 mol·L-1。
(4)①还原0.1 mol (NH4)2[PtCl6]，金属Pt由+4价被还原为0价，转移0.4 mol电子，1 mol N2H4·H2O被氧化为氮气，转移4 mol电子，故转移0.4 mol电子，会消耗0.1 mol N2H4·H2O。②通过测定分解产物中HCl的量计算Pt回收率，即通过滴定法计算氯离子的物质的量，进而计算出Pt回收率，通过给定的两种沉淀物的Ksp计算，假设c(Cl-)=c()=0.01 mol·L-1，则析出AgCl沉淀时需满足c(Ag+)·c(Cl-)≥Ksp(AgCl)，即c(Ag+)≥=mol·L-1=1.8×10-8mol·L-1；析出Ag2CrO4沉淀时需满足c2(Ag+)·c()≥Ksp(Ag2CrO4)，即c(Ag+)≥=mol·L-1≈1.06×10-5mol·L-1；AgCl开始沉淀时所需c(Ag+)比Ag2CrO4开始沉淀时所需c(Ag+)小，故先析出AgCl沉淀，后析出Ag2CrO4沉淀，则可以使用K2CrO4溶液作指示剂，由已知信息可知，当溶液pH介于6.5~10时，Cr(Ⅵ)的主要存在形式为，故首先需要调节pH，具体实验方案见答案。
8.(18分)(2025·徐州、连云港、淮安、宿迁一模)[Co(NH3)6]Cl2可用于脱除NO气体及制备[Co(NH3)6]Cl3。
(1)[Co(NH3)6]Cl2溶液制备。在图1所示装置中，用0.1 mol·L-1 CoCl2溶液与0.1 mol·L-1氨水反应可制得[Co(NH3)6]Cl2溶液。
①图1中仪器a的名称为 ，基态Co2+的核外电子排布式为 。
②反应Co(OH)2+6NH3[Co(NH3)6]2++2OH-的平衡常数K= 。
{已知：Ksp[Co(OH)2]=10-14.23，Co2++6NH3[Co(NH3)6]2+平衡常数K=105.11}
(2)脱除NO气体。已知：[Co(NH3)6]2+对NO吸收能力很强，而[Co(NH3)6]3+对NO的吸收能力极低；脱除NO气体总反应式为4[Co(NH3)6]2++2NO+2O2+H2O4[Co(NH3)6]3++2OH-++。
①实验得到NO脱除率与温度，时间变化如图2所示；NO脱除率随温度、时间变化的原因为 。
②钴氨溶液经过多次循环吸收NO后，其吸收NO的能力会降低，向钴氨溶液中加入KI溶液可恢复其吸收NO的能力，写出该反应的离子方程式： 。
(3)[Co(NH3)6]Cl3晶体制备。已知：[Co(NH3)6]Cl3晶体易溶于热水和稀盐酸中，在冰水、浓盐酸、无水乙醇中溶解度较小。
请补充完整实验方案：在通风橱中将制得的[Co(NH3)6]Cl2溶液加热至55 ℃左右，边搅拌边加入适量NH4Cl，再加入 ， 低温烘干，得到[Co(NH3)6]Cl3晶体。(实验中须使用：4% H2O2溶液、红色石蕊试纸、冰水、浓盐酸、无水乙醇)
答案 (1)①分液漏斗 [Ar]3d7 ②10-9.12
(2)①温度升高，NO、O2的溶解度下降，NO脱除率下降；随着时间的延长，[Co(NH3)6]2+转化为[Co(NH3)6]3+，而[Co(NH3)6]3+对NO的吸收能力极低，NO脱除率下降 ②2[Co(NH3)6]3++2I-===2[Co(NH3)6]2++I2
(3)4% H2O2溶液至产生的气体不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，冰水浴冷却，再加入浓盐酸(无水乙醇)至有大量晶体析出，过滤，用无水乙醇洗涤2~3次
解析 (1)①由图可知，仪器a的名称为分液漏斗；Co为27号元素，则基态Co2+的核外电子排布式为[Ar]3d7。②反应Co(OH)2+6NH3[Co(NH3)6]2++2OH-的平衡常数K===Ksp[Co(OH)2]·K=10-9.12。
(2)①结合题给信息可知，[Co(NH3)6]2+对NO吸收能力很强，而[Co(NH3)6]3+对NO的吸收能力极低，另外温度越高，气体的溶解度越低。②根据题给信息可知，[Co(NH3)6]2+对NO吸收能力很强，而[Co(NH3)6]3+对NO的吸收能力极低，而钴氨溶液经过多次循环吸收NO后，[Co(NH3)6]2+转化为[Co(NH3)6]3+，KI溶液中的碘离子具有还原性，则反应的离子方程式为2[Co(NH3)6]3++2I-===2[Co(NH3)6]2++I2。
(3)[Co(NH3)6]Cl2中Co为+2价，需要加入氧化剂，再结合已知信息和题给试剂，可以利用氯化铵水解生成稀盐酸。
9.(18分)(2024·淮安、南通部分学校模拟)LiCoO2(钴酸锂)难溶于水，具有强氧化性，可用作锂电池正极材料。某废旧锂电池正极中主要含LiCoO2，还含有少量Al、Fe的氧化物等。实验室可通过如下过程回收废电极中钴元素并制取Co3O4：
(1)浸取：将粉碎后的废旧锂电池正极材料置于如图1所示三颈烧瓶中，控温反应的温度为90 ℃，向烧瓶中加入2 mol·L-1 H2SO4溶液，在充分搅拌的条件下向烧瓶中滴加Na2S2O3溶液。
①S2是S中一个非羟基氧原子被硫原子替代而形成，则S2的空间结构是 形。
②浸取所得溶液中含Li+、Co2+、Al3+、Fe2+、Fe3+和S等，不含S2。写出浸取时LiCoO2发生反应的化学方程式： 。
③实验中判断Na2S2O3溶液过量的方法是 。
(2)除杂：向浸取液中先加入足量H2O2溶液，再加入NaOH溶液调节pH，过滤。有关沉淀数据如下表(“完全沉淀”溶液中离子浓度≤1.0×10-5 mol·L-1)：
沉淀 Al(OH)3 Fe(OH)3 Co(OH)2
恰好完全沉淀时pH 5.2 2.8 9.4
若浸取液中c(Co2+)=0.1 mol·L-1，则须调节溶液pH的范围是 (加入H2O2溶液和NaOH溶液时，溶液体积的变化忽略不计)。
(3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2+萃取率随pH的变化如图2所示。向萃取所得有机相中加入H2SO4，反萃取得到水相。
已知：萃取时发生的反应：
Co2++n(HA)2CoA2·(n-1)(HA)2+2H+
①萃取时，Co2+的萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是 。
②反萃取的目的是将有机层Co2+转移到水层。使Co2+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有 (填两条)。
(4)制Co3O4：请补充完整由反萃取Co2+所得水层制取Co3O4的实验方案：取反萃取后所得水层，
。
得到Co3O4。[须使用的试剂：1 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液、0.1 mol·L-1 HCl溶液、0.1 mol·L-1 BaCl2溶液、蒸馏水]
已知：①CoC2O4·2H2O难溶于水；
②CoC2O4·2H2O在空气中加热时固体残留物质质量与温度关系如图3所示。
答案 (1)①四面体 ②8LiCoO2+11H2SO4+Na2S2O34Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O
③烧瓶溶液中有淡黄色沉淀生成 (2)5.2≤pH<7.4 (3)①当pH<6.5时，随着pH升高，溶液中c(H+)减小，萃取反应的平衡正向移动，更多的C与萃取剂反应；当pH>6.5时，随着pH升高，溶液中c(OH-)增大，C与OH-形成Co(OH)2沉淀 ②适当提高稀硫酸的浓度；加适量萃取剂多次萃取；充分振荡分液漏斗(其他合理答案均可) (4)边搅拌边滴加1 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液，至静置后向上层清液中继续滴加1 mol·L-1(NH4)2C2O4溶液不再出现沉淀，过滤，用蒸馏水洗涤至向最后一次洗涤滤液中先滴加0.1 mol·L-1 HCl溶液，再滴加0.1 mol·L-1 BaCl2溶液不出现沉淀，干燥，控制温度在400~800 ℃条件下，将沉淀在空气中加热至固体质量不再发生变化
解析 (2)Co2+完全沉淀时pH=9.4，c(OH-)=10-4.6 mol·L-1，则Ksp[Co(OH)2]=1.0×10-5×(10-4.6)2=10-14.2，若浸取液中c(Co2+)=0.1 mol·L-1，则c(OH-)= mol·L-1=10-6.6 mol·L-1，c(H+)=10-7.4 mol·L-1，pH=7.4，故除去Al3+、Fe3+须调节pH的范围是5.2≤pH<7.4。(4)18.3 g CoC2O4·2H2O的物质的量n(CoC2O4·2H2O)=0.1 mol，故当残留物为Co3O4时，m(Co3O4)=0.1 mol××241 g·mol-1≈8.03 g，即获得Co3O4时，控温为400~800 ℃。
