Question

（16分）廢舊鋰離子電池的正極材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收鈷、鋰，實驗方法如下：

已知：Fe3+開始沉淀pH=2.7, 完全沉淀pH=3.2; Al3+開始沉淀pH=3.8, 完全沉淀pH=5.2; Co2+完全沉淀pH=9.15

（1）在上述溶解過程中，S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解過程中反應的化學方程式為                ，氧化劑是_________________________________。

（2）在上述除雜過程中，通入空氣的作用是_____________________。通入空氣和加入NaOH溶液后發(fā)生的離子方程式是______________ 廢渣的主要成分是Al (OH)3和_______________。

（3）“沉淀鈷”和“沉淀鋰”的離子方程式分別為_________________、_________________。

（4）該工藝可回收的副產(chǎn)品是_________________________（寫化學式）。

 

Answer 1

（1）8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+ 8CoSO4+Na2SO4+11H2O；（3分）LiCoO2 （2分）

（2）將正二價鐵元素氧化成正三價 （2分）

4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓（3分）；Fe(OH)3（2分）

（3）Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓（1分）   2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓（1分）；（4）Na2SO4（2分）。

【解析】

試題分析：（1）在上述溶解過程中，S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解過程中被還原為CoSO4,根據(jù)元素的化合價升降總數(shù)相等及元素的原子個數(shù)相等，可得該反應的化學方程式是8LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+ 8CoSO4+Na2SO4+11H2O；在該反應中氧化劑是LiCoO2；（2）由于Fe2+形成沉淀的溶液的pH與Co2+完全沉淀的pH很接近，不容易分離，若將在上述除雜過程中，將Fe2+氧化為Fe3+，就因為溶液的pH差別很大，容易分離，所以通入空氣的作用是將正二價鐵元素氧化成正三價的鐵元素；通入空氣和加入NaOH溶液后發(fā)生的離子方程式是4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓；產(chǎn)生的廢渣的主要成分是Al (OH)3和Fe(OH)3；（3）根據(jù)框圖示意可得“沉淀鈷”和“沉淀鋰”的離子方程式分別為Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓（1分）   2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓；（4）結(jié)合流程圖及元素守恒可知：該工藝可回收的副產(chǎn)品是Na2SO4。

考點：考查物質(zhì)制取的工藝過程，主要包括反應條件的控制、化學方程式和離子方程式的書寫、守恒法的應用及物質(zhì)的循環(huán)利用的知識。