Question

（16分）废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：

已知：Fe3+开始沉淀pH=2.7, 完全沉淀pH=3.2; Al3+开始沉淀pH=3.8, 完全沉淀pH=5.2; Co2+完全沉淀pH=9.15

（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为                ，氧化剂是_________________________________。

（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是_____________________。通入空气和加入NaOH溶液后发生的离子方程式是______________ 废渣的主要成分是Al (OH)3和_______________。

（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为_________________、_________________。

（4）该工艺可回收的副产品是_________________________（写化学式）。

 

Answer 1

（1）8 LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+ 8CoSO4+Na2SO4+11H2O；（3分）LiCoO2 （2分）

（2）将正二价铁元素氧化成正三价 （2分）

4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓（3分）；Fe(OH)3（2分）

（3）Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓（1分）   2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓（1分）；（4）Na2SO4（2分）。

【解析】

试题分析：（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解过程中被还原为CoSO4,根据元素的化合价升降总数相等及元素的原子个数相等，可得该反应的化学方程式是8LiCoO2+ Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+ 8CoSO4+Na2SO4+11H2O；在该反应中氧化剂是LiCoO2；（2）由于Fe2+形成沉淀的溶液的pH与Co2+完全沉淀的pH很接近，不容易分离，若将在上述除杂过程中，将Fe2+氧化为Fe3+，就因为溶液的pH差别很大，容易分离，所以通入空气的作用是将正二价铁元素氧化成正三价的铁元素；通入空气和加入NaOH溶液后发生的离子方程式是4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓；产生的废渣的主要成分是Al (OH)3和Fe(OH)3；（3）根据框图示意可得“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓（1分）   2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓；（4）结合流程图及元素守恒可知：该工艺可回收的副产品是Na2SO4。

考点：考查物质制取的工艺过程，主要包括反应条件的控制、化学方程式和离子方程式的书写、守恒法的应用及物质的循环利用的知识。