【題目】廢舊鋰離子電池正極材料的主要成分為碳棒和,另含少量、雜質。某廠按如圖流程對廢舊鋰離子電池的正極進行回收再生;卮鹩嘘P問題:

已知:①草酸電離常數(shù):;草酸的酸式鹽以及草酸鋰均可溶。

②常溫時,有關物質Ksp如下表(單位略)

(1)通入空氣,800℃焙燒目的是___________________________

(2)已知、化合價相同,則它們的化合價為_________

(3)加入草酸加熱時,、、元素部分轉化為、沉淀,而另一部分以草酸的酸式鹽形式進入溶液。寫出與草酸反應生成沉淀的化學方程式_________。

(4)焙燒后黑色粉的平均粒度(顆粒直徑表示)的浸出率關系如圖所示,原因是___________。

(5)濾液1調pH4~5目的是_____________________

(6)濾液2調時,溶液中___________

【答案】除去正極材料中的碳 +3 粒度越大,表面積(比表面積)越小,反應物接觸面積就越小,反應速率越慢,且反應不充分 使轉化為氫氧化物沉淀除去

【解析】

廢舊鋰離子電池正極材料的主要成分為碳棒和,另含少量、雜質,經(jīng)800℃焙燒,將碳轉化為二氧化碳;加入草酸加熱時,、元素部分轉化為、、沉淀,而另一部分以草酸的酸式鹽形式進入溶液;加入氫氧化鈉調節(jié)pH除去三價鐵,三價鋁,再加碳酸鈉沉淀Li+;最終焙燒,得可再生電池粉。

(1)經(jīng)分析,通入空氣,800℃焙燒目的是將正極材料中的碳轉化為二氧化碳而除去,故答案為:除去正極材料中的碳;

(2) 、化合價相同,設為a,Li的化合價為+1,O-2價,根據(jù)正負化合價的代數(shù)和為零,得 a=3,故答案為:+3

(3) 與草酸反應生成、,同時Co的化合價從+3變?yōu)?/span>+2,C的化合價要升高,從+3變?yōu)?/span>+4,生成CO2,故答案為:;

(4)由圖分析以及接觸面積與化學反應速率的關系,可知,粒度越大,表面積(比表面積)越小,反應物接觸面積就越小,反應速率越慢,且反應不充分,故答案為:粒度越大,表面積(比表面積)越小,反應物接觸面積就越小,反應速率越慢,且反應不充分;

(5). 通過氫氧化鐵的電離方程式和溶度積可算出Fe3+離子濃度為10-5mol/L,OH-的濃度為2×10-11mol/L,再通過水的電離平衡常數(shù)和pH求出c(OH-)=2×10-11mol/L時,H+的濃度為5×10-4mol/L,所以pH-lg(5×10-4)=3.3時,同理,Al3+沉淀完全pH約為3,故答案為:使轉化為氫氧化物沉淀除去;

(6) 溶液中,故答案為:

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