Question

15．隨著手機(jī)、手提電腦、數(shù)碼相機(jī)等電器的普及，鋰電池的生產(chǎn)量和消費(fèi)量大．造成資源短缺，鈷的毒性又很大．因此，回收鋰電池既有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又有益于保護(hù)生態(tài)環(huán)境．某課題小組提出如下方案對(duì)某鈷酸鋰正極材料（主要含LiCoO₂、鋁箔、性質(zhì)穩(wěn)定的導(dǎo)電劑等）進(jìn)行回收鈷等金屬．

已知：金屬氫氧化物沉淀的pH值

金屬氫氧化物		金屬離子濃度 1mol•L-1	金屬離子濃度 0.1mol•L-1	沉淀完全時(shí)的pH值
分子式	Ksp	開始沉淀時(shí)的pH
Fe（OH）2	4.87×10-17	5.8	6.3	8.3
Fe（OH）3	2.79×10-39	1.2	1.5	2.8
Co（OH）2	5.92×10-15	6.9	7.4	9.4

回答下列問題：
（1）寫出鈷酸鋰正極材料用加5%氫氧化鈉溶液，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
（2）操作1所用到的玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還必須有玻璃棒（填儀器名稱）．
（3）濾液4到沉淀2可以選擇抽濾，抽濾不僅能加快過濾速度，而且能得到比較干燥的晶體．但是，太細(xì)的晶體不適合于抽濾．一般情況下，下列哪些因素有利于得到較大的晶體AC．（填寫序號(hào)）
A．緩慢冷卻溶液B．溶質(zhì)溶解度較小
C．緩慢蒸發(fā)溶劑    D．溶液濃度較高
（4）該課題組同學(xué)將濾渣1酸浸溶解得到Co²⁺用鹽酸進(jìn)行溶解．發(fā)生如下反應(yīng)：
2LiCoO₂+8HCl═2CoCl₂+Cl₂+2LiCl+4H₂O
在此反應(yīng)中，體現(xiàn)了鹽酸的酸性和還原性．
指導(dǎo)老師建議采用稀硫酸和H₂O₂溶液溶解，發(fā)生如下反應(yīng)：
2LiCoO₂+□+6H⁺+1H₂O₂=2Co²⁺+1O₂↑+2Li⁺+4□
在上述方程式的□中填上缺少的微粒，并進(jìn)行配平．
你認(rèn)為指導(dǎo)老師提出該建議的主要依據(jù)是用鹽酸溶解會(huì)產(chǎn)生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時(shí)為了除去溶液的Fe²⁺，還要再加H₂O₂，操作麻煩
（5）試劑a最好選用下列試劑中的C
A．NaOH溶液       B．（NH₄）₂CO₃溶液        C．NH₄HCO₃
（6）沉淀2的化學(xué)式是Co（OH）₂．

Answer 1

分析 廢舊鋰離子電池正極正極材料（主要含LiCoO₂、鋁箔、性質(zhì)穩(wěn)定的導(dǎo)電劑等）用氫氧化鈉溶液堿溶，鋁箔參加反應(yīng)，過濾得到濾液1偏鋁酸鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液PH過濾得到氫氧化鋁沉淀；濾渣加入酸，過氧化氫調(diào)節(jié)溶液PH過濾得到濾液含二價(jià)鈷離子和鋰離子，沉淀1是氫氧化鐵，向?yàn)V液4中加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH得到沉淀2，沉淀2為氫氧化鈷沉淀，濾液5中含鋰離子，加入飽和碳酸鈉溶液沉淀鋰離子得到碳酸鋰沉淀，
（1）堿浸正極時(shí)，鋁和氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和氫氣；
（2）操作1為過濾，根據(jù)過濾實(shí)驗(yàn)選擇；
（3）晶體顆粒的大小與結(jié)晶條件有關(guān)，溶質(zhì)的溶解度越小，或溶液濃度越高，或溶劑的蒸發(fā)速度越快，或溶液冷卻越快，析出的晶粒就越小；
（4）鹽酸在反應(yīng)中的化合價(jià)升高，失電子作還原劑，在產(chǎn)物中生成了氯化物，體現(xiàn)了鹽酸的酸性；根據(jù)所加入的反應(yīng)物以及生成物結(jié)合守恒定律來書寫化學(xué)方程式；根據(jù)環(huán)境保護(hù)和操作的便利性提出建議；
（5）偏鋁酸根與碳酸氫根反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁；
（6）根據(jù)分析可知沉淀2是氫氧化鈷．

解答 解：廢舊鋰離子電池正極正極材料（主要含LiCoO₂、鋁箔、性質(zhì)穩(wěn)定的導(dǎo)電劑等）用氫氧化鈉溶液堿溶，鋁箔參加反應(yīng)，過濾得到濾液1偏鋁酸鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液PH過濾得到氫氧化鋁沉淀；濾渣加入酸，過氧化氫調(diào)節(jié)溶液PH過濾得到濾液含二價(jià)鈷離子和鋰離子，沉淀1是氫氧化鐵，向?yàn)V液4中加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH得到沉淀2，沉淀2為氫氧化鈷沉淀，濾液5中含鋰離子，加入飽和碳酸鈉溶液沉淀鋰離子得到碳酸鋰沉淀．
（1）堿浸正極時(shí)，鋁和氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和氫氣，離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）操作1為過濾，所用到的玻璃儀器除燒杯、漏斗外，還需要玻璃棒，
故答案為：玻璃棒；
（3）晶體顆粒的大小與結(jié)晶條件有關(guān)，溶質(zhì)的溶解度越小，或溶液濃度越高，或溶劑的蒸發(fā)速度越快，或溶液冷卻越快，析出的晶粒就越��；反之，可得到較大的晶體顆粒，故答案為：AC；
（4）鹽酸在反應(yīng)中的化合價(jià)升高，失電子作還原劑，鹽酸體現(xiàn)了還原性，在產(chǎn)物中生成了氯化物，體現(xiàn)了鹽酸的酸性；鈷的化合價(jià)從+3降到+2，雙氧水中的氧從-1升高到0，1個(gè)雙氧水升高2價(jià)，則LiCoO₂與H₂O₂之比為2：1，配平離子方程式為：2LiCoO₂+6H⁺+H₂O₂=2 Co²⁺+O₂↑+2Li⁺+4H₂O；根據(jù)環(huán)境保護(hù)和操作的便利性提出建議為：用鹽酸溶解會(huì)產(chǎn)生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時(shí)為了除去溶液的Fe²⁺，還要再加H₂O₂，操作麻煩，
故答案為：酸性和還原性；2；6H⁺；1；2；1；2；4H₂O；用鹽酸溶解會(huì)產(chǎn)生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時(shí)為了除去溶液的Fe²⁺，還要再加H₂O₂，操作麻煩；
（5）濾液1偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸根與碳酸氫根反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁，所以選碳酸氫鈉，
故答案為：C；
（6）向?yàn)V液4中加氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH為8到10，二價(jià)鈷離子全部沉淀，則沉淀2為氫氧化鈷，
故答案為：Co（OH）₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度不大．