Question

【題目】一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀，廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在；鈷以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面；鋰混雜于其中。從廢料中制取高純碳酸鈷（CoCO3)的工藝流程如圖：

（1）寫(xiě)出一條加快堿溶速率的措施__。

（2）過(guò)程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出鈷的離子反應(yīng)方程式為__(產(chǎn)物中只有一種酸根)。該過(guò)程不能用鹽酸代替硫酸進(jìn)行酸化，原因是_。

（3）過(guò)程Ⅲ中碳酸鈉溶液的作用是沉淀Al3+和Li+，寫(xiě)出沉淀Al3+的離子方程式__。

（4）過(guò)程Ⅳ沉鈷的離子方程式是__。

（5）CoCO3可用于制備鋰離子電池的正極材料LiCoO2，其生產(chǎn)工藝是將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃。試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__。

Answer 1

【答案】廢料粉碎、升高溫度、增大堿液的濃度。 4Co2O3·CoO + S2O32-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42-+ 11H2O Co2O3·CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl2，污染環(huán)境 2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑ Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O 2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑

【解析】

（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素回答加快堿溶速率的措施；

（2）過(guò)程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co3+被還原為Co2+， S2O32-被氧化為SO42-；Co3+具有強(qiáng)氧化性，能把鹽酸氧化為氯氣；

（3）過(guò)程Ⅲ中碳酸根離子與Al3+發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w；

（4）過(guò)程Ⅳ沉鈷是Co2+與HCO3-反應(yīng)生成CoCO3沉淀和二氧化碳?xì)怏w；

（5）將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃生成LiCoO2，氧氣把Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ)，根據(jù)電子守恒配平方程式。

（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素，廢料粉碎、升高溫度、增大堿液的濃度都可以加快堿溶速率；

（2）過(guò)程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co(Ⅲ)被還原為Co(Ⅱ)， S2O32-被氧化為SO42-，浸出鈷的離子反應(yīng)方程式為4Co2O3·CoO + S2O3 2-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42- + 11H2O。Co2O3·CoO具有強(qiáng)氧化性，能把鹽酸氧化為Cl2，污染環(huán)境，所以不能用鹽酸代替硫酸進(jìn)行酸化；

（3）過(guò)程Ⅲ中碳酸根離子與Al3+發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳?xì)怏w，沉淀Al3+的離子方程式是2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑；

（4）過(guò)程Ⅳ沉鈷是Co2+與HCO3-反應(yīng)生成CoCO3沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式是Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O；

（5）將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃生成LiCoO2，氧氣把Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ)，根據(jù)電子守恒配平方程式為2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑。