Question

【題目】某廢舊電池材料的主要成分為鈷酸鋰(LiCoO2)，還含有一定量的鐵、鋁、銅等元素的化合物，其回收工藝如圖所示，最終可得到Co2O3和鋰鹽。

已知：CoC2O4·2H2O微溶于水，它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大，且能與過量的C2O42－離子生成Co(C2O4)n2(n－1)－而溶解。

（1）“還原酸浸”過程中，LiCoO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：___，該過程溫度通�？刂圃�40℃以下的原因是：___。

（2）“除鋁鐵”過程的兩種試劑的作用分別是___，___。

（3）“除銅”所用試劑X為H2S，試寫出該反應(yīng)的離子方程式：___。并計(jì)算室溫下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝___，已知：25℃時(shí)Kap(CuS)＝8.5×10－45，已知H2S在水中的的電離常數(shù)：K1＝1.3×10－7，K2＝7.l×10－15

（4）“沉鈷”過程中，(NH4)2C2O4的加入量(圖a)、沉淀反應(yīng)的溫度(圖b)與鈷的沉淀率關(guān)系如圖所示：

①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小的原因___。

②沉淀反應(yīng)時(shí)間為10 min，溫度在50℃以上時(shí)，隨溫度升高而鈷的沉淀率下降的可能原因是___。

（5）已知“沉鋰”過程中，濾液a中的c(Li＋)約為10－1mol·L－1，部分鋰鹽的溶解度數(shù)據(jù)如下表所示。

結(jié)合數(shù)據(jù)分析，沉鋰過程所用的試劑b是___(寫化學(xué)式)，相應(yīng)的操作方法：向?yàn)V液a中加入略過量的試劑b，攪拌，___，___，洗滌干燥。檢驗(yàn)沉淀洗凈的方法是___。

Answer 1

【答案】2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O 防止H2O2受熱分解 將Fe2+氧化為Fe3+ 調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)水解除去Fe3+和Al3+ Cu2++H2SCuS↓+2H+ 1.1×1023 過量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大 Na2CO3 加熱濃縮 趁熱過濾 取最后一次洗滌液，加稀鹽酸酸化，再加溶液，如無沉淀則已洗凈

【解析】

(1) LiCoO2為電極材料，故不能拆寫，結(jié)合流程分析需要將三價(jià)鈷還原為二價(jià)，故H2O2被氧化生成氧氣；

(2) 氯酸鈉將Fe2+氧化為Fe3+，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)水解除去Fe3+和Al3+；

(3)Cu2++H2SCuS+2H+，K= ，分子分母同時(shí)乘以c(HS-)、c(S2-)，再進(jìn)行化簡(jiǎn)計(jì)算即可；

(4) ①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，過量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小；

②沉淀反應(yīng)時(shí)間為10 min，溫度在50℃以上時(shí)，溶解度隨溫度升高而逐漸增大；

(5)由于Li2CO3的溶解度更小，故應(yīng)加入碳酸鹽將Li+轉(zhuǎn)化為Li2CO3，因?yàn)闉V液a中Li+濃度較小，故最佳方法應(yīng)在高于室溫時(shí)進(jìn)行結(jié)晶以提高產(chǎn)率；沉淀洗滌時(shí)應(yīng)針對(duì)SO42-檢驗(yàn)而不能采用焰色反應(yīng)的方法去檢驗(yàn)。

(1) LiCoO2為電極材料，故不能拆寫，結(jié)合流程分析需要將三價(jià)鈷還原為二價(jià)，故H2O2被氧化生成氧氣，反應(yīng)的離子方程式為：2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O；該過程溫度通�？刂圃�40℃以下的原因是：防止H2O2受熱分解；

(2) “除鋁鐵”過程的兩種試劑的作用分別是：氯酸鈉將Fe2+氧化為Fe3+，碳酸鈉調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)水解除去Fe3+和Al3+；

(3)Cu2++H2CuS+2H+，K== ==1.1×1023；

(4) ①隨n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，過量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減��；

②沉淀反應(yīng)時(shí)間為10 min，溫度在50℃以上時(shí)，溶解度隨溫度升高而逐漸增大；

(5)由于Li2CO3的溶解度更小，故應(yīng)加入Na2CO3將Li+轉(zhuǎn)化為Li2CO3，因?yàn)闉V液a中Li+濃度較小，故最佳方法應(yīng)在高于室溫時(shí)進(jìn)行結(jié)晶以提高產(chǎn)率；沉淀洗滌時(shí)應(yīng)針對(duì)SO42-檢驗(yàn)而不能采用焰色反應(yīng)的方法去檢驗(yàn)。相應(yīng)的操作方法：向?yàn)V液a中加入略過量的試劑b，攪拌，加熱濃縮，趁熱過濾，洗滌干燥。檢驗(yàn)沉淀洗凈的方法是取最后一次洗滌液，加稀鹽酸酸化，再加溶液，如無沉淀則已洗凈。