Question

【題目】鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)千余次充放電，但長(zhǎng)時(shí)間使用后電池會(huì)失效，其中的化學(xué)試劑排放至環(huán)境中不僅會(huì)造成環(huán)境污染，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室模擬回收鋰離子電池中的Co、Ni、Li的流程如圖。

已知：LiCoO2難溶于水，易溶于酸。回答下列問(wèn)題：

（1）LiCoO2中Co的化合價(jià)是__。

（2）LiCoO2在浸出過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式是__。

（3）浸出劑除了H2O2外，也可以選擇Na2S2O3，比較二者的還原效率H2O2__(填“>”或“<”)Na2S2O3(還原效率：還原等物質(zhì)的量的氧化劑消耗還原劑的物質(zhì)的量)。

（4）提高浸出效率的方法有__。

（5）利用Cyanex272萃取時(shí)，pH對(duì)鈷、鎳萃取分離效果的影響如圖。從圖中數(shù)據(jù)可知，用Cyanex272萃取分離時(shí)，最佳pH是__。

（6）反萃取的離子方程式為2H++CoR2=Co2++2HR，則反萃取劑的最佳選擇是__。

（7）常溫下，若水相中的Ni2+的質(zhì)量濃度為1.18g·L-1，則pH=__時(shí)，Ni2+開(kāi)始沉淀。[Ksp(Ni(OH)2=2×10-15]

（8）參照題中流程圖的表達(dá)，結(jié)合信息設(shè)計(jì)完成從水相中分離Ni和Li的實(shí)驗(yàn)流程圖(如圖)___。

已知：

提供的無(wú)機(jī)試劑：NaOH、Na2CO3、NaF。

Answer 1

【答案】+3 2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O < 適當(dāng)升高溫度，適當(dāng)增加H2SO4濃度 5.5 H2SO4 7.5 ①NaOH ②Ni(OH)2 ③NaF

【解析】

(1)通過(guò)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0進(jìn)行計(jì)算；

(2)由流程圖中有機(jī)相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2與H2O2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律寫(xiě)出化學(xué)方程式；

(3)根據(jù)等物質(zhì)的量H2O2和Na2S2O3作為還原劑轉(zhuǎn)移電子的多少進(jìn)行判斷；

(4)提高浸出效率即提高化學(xué)反應(yīng)速率；

(5)分離Co2+和Ni2+時(shí)，由于Co2+進(jìn)入有機(jī)相，Ni進(jìn)入水相，因此，應(yīng)該選擇鈷的萃取率高而鎳的萃取率低的pH范圍；

(6)將鈷洗脫進(jìn)入水相中時(shí)，應(yīng)該使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)不能引入新雜質(zhì)；

(7)根據(jù)Ksp(Ni(OH)2的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算；

(8)根據(jù)表格中所給物質(zhì)溶解度信息，調(diào)節(jié)pH應(yīng)該用堿性物質(zhì)，但要考慮分離Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同時(shí)沉淀。

(1)LiCoO2中O元素為-2價(jià)，Li為+1價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0進(jìn)行計(jì)算得Co的化合價(jià)為+3價(jià)；

(2)由流程圖中有機(jī)相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2與H2O2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O；

(3)1molH2O2作為還原劑轉(zhuǎn)移2mol電子，1molNa2S2O3作為還原劑轉(zhuǎn)移8mol電子，則Na2S2O3的還原效率更高；

(4)提高浸出效率可以適當(dāng)升高溫度，適當(dāng)增加H2SO4濃度等；

(5)分離Co2+和Ni2+時(shí)，由于Co2+進(jìn)入有機(jī)相，Ni進(jìn)入水相，因此，應(yīng)該選擇鈷的萃取率高而鎳的萃取率低的pH范圍，所以最佳pH是5.5；

(6)將鈷洗脫進(jìn)入水相中時(shí)，應(yīng)該使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)，為不引入新雜質(zhì)，反萃取劑最好選擇H2SO4；

(7)c(Ni2+)=mol/L=0.02mol/L，則開(kāi)始沉淀時(shí)，c(OH-)＝==10-6.5mol/L，則pH=14-6.5=7.5；

(8)根據(jù)表格中所給物質(zhì)溶解度信息，調(diào)節(jié)pH應(yīng)該用堿性物質(zhì)，但要考慮分離Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同時(shí)沉淀，所以選用NaOH，則Ni(OH)2先沉淀，過(guò)濾后濾液中加入NaF生成LiF沉淀。