Question

利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。

（1）利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________溶液（填化學(xué)式），陽極電極反應(yīng)式為__________ ，電解過程中Li⁺向_____電極遷移（填“A”或“B”）。

（2）利用鈷渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制備鈷氧化物的工藝流程如下：

Co(OH)₃溶解還原反應(yīng)的離子方程式為____________________________________，鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為___________，在空氣中煅燒CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO₂的體積為1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則鈷氧化物的化學(xué)式為__________。

Answer 1

【答案】（1）LiOH；2Cl‾—2e‾=Cl₂↑；B

（2）2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃²‾=2Co²⁺+SO₄²‾+5H₂O；+3；Co₃O₄

【解析】（1）根據(jù)示意圖，B極區(qū)生產(chǎn)H₂，同時(shí)生成LiOH，則B極區(qū)電解液不能是LiCl溶液，如果是LiCl溶液則無法得到純凈的LiOH，則B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液；電極A為陽極，陽極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液，根據(jù)放電順序，陽極上Cl‾失去電子，則陽極電極反應(yīng)式為：2Cl‾—2e‾=Cl₂↑；根據(jù)電流方向，電解過程中Li⁺向B電極遷移。

（2）在酸性條件下，Co(OH)₃首先與H⁺反應(yīng)生成Co³⁺，Co³⁺具有氧化性，把SO₃²‾氧化為SO₄²‾，配平可得離子方程式：2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃²‾=2Co²⁺+SO₄²‾+5H₂O；鐵渣中鐵元素的化合價(jià)應(yīng)該為高價(jià)，為+3價(jià)；CO₂的物質(zhì)的量為：1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，根據(jù)CoC₂O₄的組成可知Co元素物質(zhì)的量為0.03mol，設(shè)鈷氧化物的化學(xué)式為Co_xO_y，根據(jù)元素的質(zhì)量比可得：59x：16y=0.03mol×59g/mol：（2.41g—0.03mol×59g/mol），解得x：y=3:4，則鈷氧化物的化學(xué)式為：Co₃O₄。

【考點(diǎn)定位】本題考查了電極原理及應(yīng)用，包括電極方程式的書寫、電解液的判斷、離子移動(dòng)方向的判斷；還考查了離子方程式的書寫、元素化合價(jià)的判斷、根據(jù)化學(xué)計(jì)算推測(cè)物質(zhì)的化學(xué)式，

【名師點(diǎn)睛】本題試題立意鮮明，以考查學(xué)生能力為主導(dǎo)，抓住學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，首先通過電解法制備LiOH的分析考查了電解的原理及應(yīng)用，然后利用鈷渣制備鈷氧化物的工藝流程，考查了離子方程式的書寫和化學(xué)式的推斷，將化學(xué)學(xué)科知識(shí)的考查融于化工生產(chǎn)實(shí)踐中，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的科學(xué)和社會(huì)價(jià)值，側(cè)重于對(duì)考生分析問題、解決問題能力的考查。