Question

【題目】從廢舊鋰離子二次電池(主要成分為，還含有少量石墨和金屬鋼売、鋁箔等雜質(zhì))中回收鈷和鋰的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：

(1)的電子式為__________。“堿浸”的目的是____________。

(2)“酸浸”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________，浸渣中含有的主要成分是_______________________。

(3)“萃取凈化”除去的雜質(zhì)離子除外，還有________(填離子符號(hào))

(4)“苯取分離“中鈷、鋰的萃取率與平衡時(shí)溶液的關(guān)系如圖所示，一般選擇5左右，理由是_____________________________________。

(5)“沉鋰“中的溶解度隨溫度變化的曲線如圖所示：

①根據(jù)平衡原理分析在水中的溶解度隨溫度變化的原因______________。

②為獲得高純，提純操作依次為熱過(guò)濾、_______、烘干。

③若“沉鋰”中，加入等體積等濃度溶液，則此時(shí)沉鋰率為________________。(已知的為)

Answer 1

【答案】 除去鋁 石墨 在5左右時(shí)鈷、鋰的分離效率最高 溶解過(guò)程為放熱反應(yīng)，溫度升高，溶解度減少 洗滌 88.0%

【解析】

廢舊鋰離子二次電池含有LiCoO2、少量石墨和鍍鎳金屬鋼殼、鋁箔以及鈣，加入氫氧化鈉溶液除去鋁。堿浸后的固體中加入硫酸和雙氧水與LiCoO2反應(yīng)生成Li2SO4和COSO4，硫酸與金屬鋼殼反應(yīng)，會(huì)有少量二價(jià)亞鐵離子的生成，在雙氧水的作用下，轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，分離出浸渣。濾液中加入萃取劑A，除去Ni2+、Fe3+。“萃取凈化”后的溶液中加入萃取劑B，“苯取分離“鈷和鋰，有機(jī)相中加入硫酸反萃取，生成CoSO4，水溶液中加入Na2CO3生成Li2CO3沉淀，據(jù)此分析解答。

（1）為離子化合物，電子式為；廢舊鋰離子二次電池含有LiCoO2、少量石墨和鍍鎳金屬鋼殼、鋁箔等，加入氫氧化鈉溶液，只有鋁與其反應(yīng)，其他成分不反應(yīng)，故目的是除去鋁。

因此，本題正確答案是： ；除去鋁；

（2）LiCoO2中鈷顯+3價(jià)，從后面可以看出鈷顯+2價(jià)，除加入硫酸和雙氧水外，沒(méi)有加入還原劑了，所以雙氧水作還原劑，生成氧氣，故離子方程式為；石墨不溶解，存在于濾渣中。

因此，本題正確答案是：；石墨；

（3）二次電池中含有鍍鎳金屬鋼殼，加入硫酸，會(huì)有少量二價(jià)亞鐵離子的生成，在雙氧水的作用下，轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，存在于濾液中，故加入萃取液A，凈化時(shí)，除了鎳離子外，還有少量的鐵離子。

因此，本題正確答案是：；

（4）由圖可知，pH值2~5，隨pH值的增加，萃取率在增加，當(dāng)pH達(dá)到5左右，萃取率很高，接近100%，而若pH值再增加，萃取鋰的含量將增加，萃取鈷純度下降，故pH一般選擇5左右進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，使分離效率最高。

因此，本題正確答案是：在5左右時(shí)鈷、鋰的分離效率最高；

（5）①由圖可知，溶解度隨溫度的升高而降低，根據(jù)平衡移動(dòng)的原理，溫度升高，平衡向吸熱方向進(jìn)行，故此溶解為放熱過(guò)程。

因此，本題正確答案是：溶解過(guò)程為放熱反應(yīng)，溫度升高，溶解度減少；

② 對(duì)物質(zhì)進(jìn)行提純，在過(guò)濾和烘干之間，必須洗滌，以保證得到物質(zhì)純度較高。

因此，本題正確答案是：洗滌；

③加入等體積等濃度Na2CO3溶液，加入后體積變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，故濃度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，即c(Li+)=c(CO32-)=0.5mol/L，2Li++CO32-=Li2CO3，故碳酸根過(guò)量，反應(yīng)后c(CO32-)=0.25mol/L，根據(jù)為，從而求得c(Li+)=0.06mol/L，故沉鋰率為100%=88.0%。

因此，本題正確答案是：88.0%。