Question

據(jù)統(tǒng)計世界鋰離子電池用量極大，對不可再生的金屬資源的消耗是相當大的．因此鋰離子電池回收意義重大，其中需要重點回收的是正極材料，其主要成分為鈷酸鋰（LiCoO₂）、導(dǎo)電乙炔黑（一種炭黑）、鋁箔以及有機粘接劑．某回收工藝流程如下：

（1）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留有原子態(tài)的鋰，為了安全對拆解環(huán)境的要求是

 

．
（2）堿浸時主要反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．酸浸以后，過濾伴隨著用蒸餾水洗滌沉淀，洗滌沉淀的操作方法是：

 

．
（4）已知Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度升高而減小．加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是

 

．
（5）對Li₂CO₃沉淀進行如下處理可以獲取鋰單質(zhì)：
①LiCl溶液加熱蒸干后，所得固體在熔融狀態(tài)下電解制備鋰．電解時產(chǎn)生的氯氣中混有少量氧氣，產(chǎn)生氧氣的原因是

 

．
②由鋰單質(zhì)制作搖擺電池，其工作原理如圖所示，在充放電過程中，Li⁺在兩極之間“搖來搖去”，其總反應(yīng)為LiCoO₂+6C

充電

放電

Li_（1-x）CoO₂+Li_xC₆．則當電池消耗 72g C，B極失去

 

mol電子．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)電源新型電池

專題：實驗設(shè)計題,電化學(xué)專題

分析：（1）從金屬鋰的化學(xué)性質(zhì)分析，鋰為活潑金屬；
（2）堿浸時，鋁和氫氧根離子反應(yīng)生成偏鋁酸根離子和氫氣；
（3）根據(jù)所加入的反應(yīng)物以及生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律來書寫化學(xué)方程式；
洗滌沉淀，就是向漏斗中加入蒸餾水浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)多次；
（4）Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾；
（5）①LiCl溶液加熱蒸干，LiCl水解生成的LiOH，受熱分解產(chǎn)生Li₂O，電解Li₂O的熔融物得到氧氣；
②當電池消耗72g碳時，發(fā)生的是充電反應(yīng)，B極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）金屬鋰性質(zhì)活潑，易與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，故答案為：隔絕空氣和水分；
（2）鋁能和堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，生成偏鋁酸鹽，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）酸浸時反應(yīng)物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO₂，生成物有Li₂SO₄和CoSO₄，反應(yīng)方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；
洗滌沉淀，就是向漏斗中加入蒸餾水浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)2-3次，以便與蒸餾水充分得把可溶性的微粒帶走；
故答案為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；向漏斗中加入蒸餾水浸沒沉淀，讓水自然流下，重復(fù)2-3次；
（4）Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾，Li₂CO₃溶解的少，可減少Li₂CO₃的損失；
故答案為：Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失；
（5）①LiCl溶液加熱蒸干，LiCl水解生成LiOH，受熱分解產(chǎn)生Li₂O，實際上電解的是LiCl和Li₂O的熔融混合物；
故答案為：LiCl水解生成的LiOH受熱分解產(chǎn)生Li₂O，實際上電解的是LiCl和Li₂O的熔融混合物；
②當電池消耗72g碳時，發(fā)生的是充電反應(yīng)，A電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則A電極上電極反應(yīng)式為6C+xLi⁺+xe^-=Li_xC₆ ，A極得xmol電子，由于兩極通過的電量相等，B極發(fā)生氧化反應(yīng)會失去xmol電子，故答案為：x．

點評：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，做題時注意仔細審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息．本題難度中．