2025年高三化學(xué)高考項目式學(xué)習(xí)評價模擬試題項目主題：廢舊鋰離子電池的回收與資源化利用背景情境隨著新能源汽車和智能電子設(shè)備的普及，鋰離子電池的需求量激增，隨之產(chǎn)生的廢舊電池已成為亟待解決的環(huán)境問題。某環(huán)保科技公司計劃開發(fā)一套廢舊鋰離子電池回收工藝，旨在實現(xiàn)鋰、鈷、鎳等金屬資源的高效提取與循環(huán)利用，并降低回收過程中的環(huán)境污染。作為該公司研發(fā)團(tuán)隊的實習(xí)生，請你完成以下任務(wù)，為工藝開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。第一部分：文獻(xiàn)調(diào)研與方案設(shè)計（共40分）任務(wù)1：電池成分分析與理論基礎(chǔ)（15分）鋰離子電池正極材料主要成分為LiCoO?，寫出其在酸性條件下溶解的化學(xué)方程式，并計算溶解100gLiCoO?（摩爾質(zhì)量98g/mol）至少需要3mol/LH?SO?溶液的體積（忽略副反應(yīng)）。查閱資料發(fā)現(xiàn)，回收工藝中常用H?O?作為還原劑。結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理，分析H?O?在LiCoO?溶解過程中的作用（需寫出離子方程式并說明電子轉(zhuǎn)移方向）。比較火法冶金與濕法冶金兩種回收技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，從能耗、環(huán)保、金屬回收率三個維度建立對比表格，并提出你認(rèn)為更適合該項目的技術(shù)路線及理由。任務(wù)2：實驗方案設(shè)計（25分）某研究小組設(shè)計了如下回收流程：廢舊電池拆解→正極材料剝離→酸浸溶解→除雜凈化→金屬離子萃取→產(chǎn)品制備針對“酸浸溶解”環(huán)節(jié)，設(shè)計一組實驗探究最佳工藝條件，需明確自變量（至少2個）、因變量及控制變量，并繪制實驗數(shù)據(jù)記錄表格。已知浸出液中含有Fe3?、Cu2?等雜質(zhì)離子，請選用合適的化學(xué)試劑（如NaOH、NH?·H?O、Na?CO?等）設(shè)計除雜方案，要求寫出除雜步驟、預(yù)期現(xiàn)象及離子方程式。從綠色化學(xué)角度，提出該流程中可優(yōu)化的兩個環(huán)節(jié)，并說明優(yōu)化措施（如試劑替代、工藝改進(jìn)等）。第二部分：實驗探究與數(shù)據(jù)分析（共50分）任務(wù)3：浸出率測定實驗（20分）為探究H?SO?濃度對LiCoO?浸出率的影響，在60℃、液固比10:1的條件下進(jìn)行實驗，數(shù)據(jù)如下表：H?SO?濃度（mol/L）0.51.01.52.02.5Co浸出率（%）6582919596Li浸出率（%）7088949798繪制Co、Li浸出率隨H?SO?濃度變化的折線圖（需標(biāo)注坐標(biāo)軸名稱、單位及數(shù)據(jù)點(diǎn)）。分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)H?SO?濃度從2.0mol/L增至2.5mol/L時，浸出率提升幅度顯著減小，從反應(yīng)原理角度解釋原因，并計算該濃度范圍內(nèi)Co浸出率的平均增幅（保留兩位小數(shù)）。若實驗中所用H?SO?溶液密度為1.1g/cm3，計算2.0mol/LH?SO?溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（H?SO?摩爾質(zhì)量98g/mol）。任務(wù)4：數(shù)據(jù)建模與誤差分析（30分）已知鈷離子萃取過程符合分配定律：分配比D=[Co3?]有機(jī)相/[Co3?]水相。實驗測得某萃取劑在pH=5時D=8.0，若初始水相中Co3?濃度為0.1mol/L，有機(jī)相與水相體積比為1:2，計算經(jīng)過一次萃取后水相中Co3?的殘留濃度。實驗中發(fā)現(xiàn)，實際浸出率總是低于理論值，列出三個可能的誤差來源，并提出對應(yīng)的改進(jìn)措施。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立Li浸出率（y）與H?SO?濃度（x）的線性回歸方程（取x=1.0、1.5、2.0mol/L對應(yīng)的y值計算，結(jié)果保留兩位小數(shù)），并預(yù)測當(dāng)H?SO?濃度為3.0mol/L時的Li浸出率（提示：線性方程y=ax+b，其中a為斜率，b為截距）。第三部分：項目拓展與評價反思（共30分）任務(wù)5：工藝經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境評估（15分）假設(shè)回收1噸廢舊鋰離子電池可獲得120kgLi?CO?（市場價格5萬元/噸）和80kgCoSO?（市場價格3萬元/噸），計算該工藝的理論產(chǎn)值，并列出兩個可能影響實際收益的成本因素。查閱資料可知，電池回收過程中可能產(chǎn)生含重金屬廢水和酸性氣體，請設(shè)計一套簡易的廢水處理方案（需包含處理工藝流程圖及主要化學(xué)反應(yīng)）。任務(wù)6：項目總結(jié)與團(tuán)隊協(xié)作（15分）結(jié)合本項目經(jīng)歷，從“宏觀辨識與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”兩個核心素養(yǎng)維度，撰寫150字反思報告，說明你在項目中獲得的能力提升。某小組在實驗中因分工不當(dāng)導(dǎo)致進(jìn)度滯后，請分析團(tuán)隊協(xié)作中可能存在的問題（至少2點(diǎn)），并提出改進(jìn)建議。第四部分：綜合評價量表（共20分）評價維度評價指標(biāo)（5分制）自評互評教師評方案設(shè)計科學(xué)性、可行性、創(chuàng)新性實驗操作規(guī)范性、安全意識、數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)分析圖表繪制能力、誤差分析合理性、結(jié)論可靠性團(tuán)隊協(xié)作溝通效率、任務(wù)分配合理性、責(zé)任擔(dān)當(dāng)環(huán)保意識綠色化學(xué)理念應(yīng)用、資源循環(huán)利用建議注：全卷共140分，考試時間150分鐘。要求使用黑色簽字筆作答，實驗設(shè)計題需寫出具體步驟，計算過程保留必要的文字說明。試題設(shè)計說明：真實性情境：以廢舊電池回收為載體，融合元素化合物、反應(yīng)原理、實驗操作等核心知識，體現(xiàn)STSE（科學(xué)-技術(shù)-社會-環(huán)境）教育理念。任務(wù)驅(qū)動性：通過“方案設(shè)計→