Question

【題目】目前鈷酸鋰(LiCoO2)鋰離子電池應(yīng)用十分廣泛，從廢舊鈷酸鋰?yán)黼x子電池中回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素成了重要的研究課題，某小組模擬工業(yè)流程從廢舊電池中對(duì)上述元素進(jìn)行提取。

已知：①濾液1中陽(yáng)離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；

②幾種物質(zhì)不同溫度下的溶解度如下表所示：

T/℃	20	40	60	80
S(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

（1）鈷酸鋰（LiCoO2）中鈷元素的化合價(jià)是_______________。

（2）上述流程中將CoO2-轉(zhuǎn)化為Co3+的離子方程式為_________________。

（3）濾液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。

（4）為了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常認(rèn)為金屬離子濃度小于或等于10-5mol·L-1時(shí)表示已沉淀完全）加入氨水調(diào)節(jié)pH的最小值是____________（保留一位小數(shù)）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=0.52}

（5）濾液3中加入飽和Na2CO3溶液，過(guò)濾后，需要用“熱水洗滌”的原因是_________。

（6）為得到高純度的Li2CO3，需將粗產(chǎn)品Li2CO3與鹽酸反應(yīng)制得的LiCl進(jìn)行電解。其原理如圖所示：

①電解時(shí)陽(yáng)極的電解反應(yīng)式為_____________________。

②電解后向產(chǎn)品LiOH溶液中加入過(guò)濾NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

Answer 1

【答案】+3 4H++CoO2=== 2H2O+Co3+ 將Co3+氧化為Co2+ 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失 2Cl--e-===Cl2↑ 2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O

【解析】

（1）鈷酸鋰（LiCoO2）中鋰的化合價(jià)為+1、氧為-2價(jià)，根據(jù)化合物化合價(jià)代數(shù)和為0可知，鈷元素的化合價(jià)是+3價(jià)；（2）根據(jù)流程可知，廢舊電池燃燒除去碳及有機(jī)物后利用硫酸浸泡得到的濾液1中陽(yáng)離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；故將CoO2-轉(zhuǎn)化為Co3+的離子方程式為4H++CoO2=== 2H2O+Co3+；（3）濾液1中陽(yáng)離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；亞硫酸鈉具有還原性，能將Co3+氧化為Co2+；NaClO3具有氧化性，能將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+；（4）依據(jù)已知的Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，可以求得Al3+和Fe3+完全以氫氧化物沉淀時(shí)（即金屬離子濃度小于10-5mol·L-1時(shí)）的pH分別為：4.5和3.4；，加入氨水調(diào)節(jié)pH的最小值是4.5；（5）濾液3中加入飽和Na2CO3溶液，過(guò)濾后，需要用“熱水洗滌”的原因是Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失；（6）①電解LiCl溶液時(shí)陽(yáng)極氯離子失電子產(chǎn)生氯氣，電解反應(yīng)式為2Cl--e-=Cl2↑；②電解后向產(chǎn)品LiOH溶液中加入過(guò)濾NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O。