Question

17．為了回收廢舊鋰離子電池的正極材料試樣（主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等）可通過下列實(shí)驗(yàn)方法回收鈷、鋰．已知Co²⁺比Co³⁺穩(wěn)定．下列敘述不正確的是（　�。�

• A． 在上述溶解過程中，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，LiCoO₂在溶解過程中發(fā)生的反應(yīng)8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄═4 Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O
• B． 調(diào)整pH=5-6的目的是使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃除去
• C． Co（OH）₂沉淀完全后，溶液中不存在Co²⁺
• D． Li與Mg在周期表中處于對(duì)角線位置，性質(zhì)有相似性，因此單質(zhì)Li可用電解法回收

Answer 1

分析 正極材料（主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等）溶于稀硫酸，F(xiàn)e、Al和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鹽和氫氣，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，酸性條件下S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，所以硫代硫酸鈉和LiCoO₂反應(yīng)方程式為8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O；然后向溶液中充入空氣，亞鐵離子不穩(wěn)定，易被氧化為鐵離子，同時(shí)向溶液中加入NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)為4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，調(diào)節(jié)溶液的pH為5-6時(shí)，鐵離子、鋁離子完全沉淀，過濾得到的廢渣為Al（OH）₃↓、Fe（OH）₃；過濾后向溶液中再加入NaOH溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH為9-10，發(fā)生的離子反應(yīng)為Co²⁺+2OH^-=Co（OH）₂↓，過濾得到Co（OH）₂，最后向?yàn)V液中加入NaOH、Na₂CO₃并調(diào)節(jié)溶液的pH為11-12，發(fā)生的離子反應(yīng)為2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓，再結(jié)合題目分析解答．
A．通過題給信息可知LiCoO₂與Na₂S₂O₃發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)為8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4LiSO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，氧化劑對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是還原產(chǎn)物；
B．調(diào)節(jié)溶液的pH為5-6時(shí)，鐵離子、鋁離子完全沉淀，過濾得到的廢渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
C．沉淀Co（OH）₂在溶液中存在沉淀溶解平衡；
D．電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，Li與Mg在周期表中處于對(duì)角線位置，性質(zhì)有相似性．

解答 解：A．正極材料主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等，加入稀H₂SO₄、Na₂S₂O₃，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，具有還原性，正極材料中只有LiCoO₂具有氧化性，與反應(yīng)Na₂S₂O₃反應(yīng)生成CoSO₄，反應(yīng)化學(xué)方程式為：8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，故A正確；
B．調(diào)節(jié)溶液的pH為5-6時(shí)，鐵離子、鋁離子完全沉淀，過濾得到的廢渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃；，調(diào)整pH=5-6的目的是使Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃、Al（OH）₃除去，故B正確；
C．沉淀Co（OH）₂在溶液中存在沉淀溶解平衡，Co（OH）₂沉淀完全后，溶液中存在Co²⁺，故C錯(cuò)誤；
D．電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，Li與Mg在周期表中處于對(duì)角線位置，性質(zhì)有相似性，單質(zhì)Li可用電解法回收，故D正確；
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查工藝流程的分析，涉及沉淀的生成與pH的關(guān)系、物質(zhì)的性質(zhì)、基本實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)及分離方法，題目難度中等．