Question

15．隨著手機、手提電腦、數(shù)碼相機等電器的普及，鋰電池的生產量和消費量大．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濟價值，又有益于保護生態(tài)環(huán)境．某課題小組提出如下方案對某鈷酸鋰正極材料（主要含LiCoO₂、鋁箔、性質穩(wěn)定的導電劑等）進行回收鈷等金屬．

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	沉淀完全時的pH值
分子式	Ksp	開始沉淀時的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）
A．緩慢冷卻溶液B．溶質溶解度較小
C．緩慢蒸發(fā)溶劑    D．溶液濃度較高
（4）該課題組同學將濾渣1酸浸溶解得到Co²⁺用鹽酸進行溶解．發(fā)生如下反應：
2LiCoO₂+8HCl═2CoCl₂+Cl₂+2LiCl+4H₂O
在此反應中，體現(xiàn)了鹽酸的酸性和還原性．
指導老師建議采用稀硫酸和H₂O₂溶液溶解，發(fā)生如下反應：
2LiCoO₂+□+6H⁺+1H₂O₂=2Co²⁺+1O₂↑+2Li⁺+4□
在上述方程式的□中填上缺少的微粒，并進行配平．
你認為指導老師提出該建議的主要依據(jù)是用鹽酸溶解會產生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時為了除去溶液的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、性質穩(wěn)定的導電劑等）用氫氧化鈉溶液堿溶，鋁箔參加反應，過濾得到濾液1偏鋁酸鈉溶液，調節(jié)溶液PH過濾得到氫氧化鋁沉淀；濾渣加入酸，過氧化氫調節(jié)溶液PH過濾得到濾液含二價鈷離子和鋰離子，沉淀1是氫氧化鐵，向濾液4中加氫氧化鈉調節(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，鋁和氫氧根離子反應生成偏鋁酸根離子和氫氣；
（2）操作1為過濾，根據(jù)過濾實驗選擇；
（3）晶體顆粒的大小與結晶條件有關，溶質的溶解度越小，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�。�
（4）鹽酸在反應中的化合價升高，失電子作還原劑，在產物中生成了氯化物，體現(xiàn)了鹽酸的酸性；根據(jù)所加入的反應物以及生成物結合守恒定律來書寫化學方程式；根據(jù)環(huán)境保護和操作的便利性提出建議；
（5）偏鋁酸根與碳酸氫根反應產生氫氧化鋁；
（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、性質穩(wěn)定的導電劑等）用氫氧化鈉溶液堿溶，鋁箔參加反應，過濾得到濾液1偏鋁酸鈉溶液，調節(jié)溶液PH過濾得到氫氧化鋁沉淀；濾渣加入酸，過氧化氫調節(jié)溶液PH過濾得到濾液含二價鈷離子和鋰離子，沉淀1是氫氧化鐵，向濾液4中加氫氧化鈉調節(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，鋁和氫氧根離子反應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晶條件有關，溶質的溶解度越小，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�。环粗�，可得到較大的晶體顆粒，故答案為：AC；
（4）鹽酸在反應中的化合價升高，失電子作還原劑，鹽酸體現(xiàn)了還原性，在產物中生成了氯化物，體現(xiàn)了鹽酸的酸性；鈷的化合價從+3降到+2，雙氧水中的氧從-1升高到0，1個雙氧水升高2價，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)境保護和操作的便利性提出建議為：用鹽酸溶解會產生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時為了除去溶液的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；用鹽酸溶解會產生有毒的氯氣污染環(huán)境，同時為了除去溶液的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產生氫氧化鋁，所以選碳酸氫鈉，
故答案為：C；
（6）向濾液4中加氫氧化鈉調節(jié)PH為8到10，二價鈷離子全部沉淀，則沉淀2為氫氧化鈷，
故答案為：Co（OH）₂．

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，把握物質的性質、流程中的反應、混合物分離方法為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度不大．