物质结构与性质已知：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数-优题课

正极材料为 $L i C o O_{2}$ 的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
（1）橄榄石型 $L i F e P O_{4}$ 是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过 $(N H_{4})_{2} F e (S O_{4})_{2}$ 、 $H_{3} P O_{4}$ 与 $L i O H$ 溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将 $(N H_{4})_{2} F e (S O_{4})_{2}$ 和 $L i O H$ 溶液直接混合的原因是。
②共沉淀反应的化学方程式为。
③高温成型前，常向 $L i F e P O_{4}$ 中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的 $L i F e P O_{4}$ 的导电性能外，还能。
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有 $L i C o O_{2}$ 及少量 $A l, F e$ 等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

① 在上述溶解过程中， $S_{2} {O_{3}}^{2 -}$ 被氧化成 $S {O_{4}}^{2 -}$ ， $L i C o O_{2}$ 在溶解过程中反应的化学方程式为。
② $C o (O H)_{2}$ 在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分为。（填化学式）。

钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有 $B a C O_{3}$ 、 $B a S i O_{3}$ 、 $B a S O_{3}$ 、 $B a (F e O_{2})_{2}$ 等]。某主要生产 $B a C l_{2}$ 、 $B a C O_{3}$ 、 $B a S O_{4}$ 的化工厂利用钡泥制取 $B a (N O_{3})_{2}$ ，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液的 $p H$ =1， $B a (F e O_{2})_{2}$ 与 $H N O_{3}$ 的反应化学方程式为。
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是。

（3）该厂结合本厂实际，选用的 $X$ 为（填化学式）；中和 $Ⅰ$ 使溶液中（填离子符号）的浓度减少（中和 $Ⅰ$ 引起的溶液体积变化可忽略）。
（4）上述流程中洗涤的目的是。

(12分)本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
A．乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。
(1) 中与互为等电子体，的电子式可表示为；1mol 中含有的键数目为。
(2)将乙炔通入溶液生成红棕色沉淀。基态核外电子排布式为。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是；分子中处于同一直线上的原子数目最多为。
(4) 晶体的晶胞结构与晶体相似（如图所示），但晶体中含有的中哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。晶体中1个周围距离最近的数目为。

B．对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。

一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO₄为催化剂（可循环使用），在溶液中，加入乙酸酐（有脱水作用），45℃反应1h 。反应结束后，过滤，滤液分别用5% NaHCO₃,溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(l)上述实验中过滤的目的是。
(2) 滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于层（填“上”或'下”）；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有。
(3) 下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。

催化剂	n（催化剂）	硝化产物中各种异构体质量分数(%)	总产率（%）
n（甲苯）	对硝基甲苯	邻硝基甲苯	间硝基甲苯
浓H₂SO₄	1.0	35.6	60.2	4.2	98.0
1.2	36.5	59.5	4.0	99.8
NaHSO₄	0.15	44.6	55.1	0.3	98.9
0.25	46.3	52.8	0.9	99.9
0.32	47.9	51.8	0.3	99.9
0.36	45.2	54.2	0.6	99.9

①NaHSO₄催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO₄催化甲苯硝化的优点有_、。

(14分)阿立哌唑(A)是一种新的抗精神分裂症药物，可由化合物B、C、D在有机溶剂中通过以下两条路线合成得到。

(1)E的结构简式为。
(2)由C、D生成化合物F的反应类型是。
(3)合成F时还可能生成一种相对分子质量为285的副产物G，G的结构简式为。
(4)H属于氨基酸，与B的水解产物互为同分异构体。H能与溶液发生显色反应，且苯环上的一氯代物只有2种。写出两种满足上述条件的H的结构简式：。
(5)已知：，写出由C制备化合物的合成路
线流程图（无机试剂任选）。合成路线流程图示例如下：

正极材料为的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
（1）橄榄石型是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过、与溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将和溶液直接混合的原因是。
②共沉淀反应的化学方程式为。
③高温成型前，常向中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的的导电性能外，还能。
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

①在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为。
②在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为。（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分为。（填化学式）。