Question

【题目】金属是重要但又匮乏的战略资源。从废旧锂电池的电极材料（主要为附在铝箔上的LiCoO2，还有少量铁的氧化物）中回收钴的一种工艺流程如图：

请回答下列问题：

(1)在焰色反应实验中，可用钴玻璃观察钾元素的焰色，该钴玻璃的颜色为__。

(2)溶液A中溶质除NaOH外，还有__。

(3)如将硫酸改为盐酸浸取“钴渣“，也可得到Co2+。

①浸取时，为提高”钴渣”中浸取率，可采取的措施有__（任写一条）。

②工业生产中一般不用盐酸浸取“钴渣”，其原因是__。

③“钴渣”中LiCoO2溶解时的离子方程式为__。

(4)在“滤液1”中加入20﹪Na2CO3溶液，目的是__；检验“滤液1”中Fe2+是否完全被氧化、不能用酸性KMnO4溶液，原因是__。

(5)”钴沉淀”的化学式可表示为CoCO3·yCo(OH)2。称取5.17g该样品置于硬质玻璃管中，在氮气中加热。使样品完全分解为CoO，生成的气体依次导入足量的浓硫酸和碱石灰中，二者分别增重0.54g和0.88g。则“钴沉淀”的化学式为__。

Answer 1

【答案】蓝色 NaAlO2 粉碎、搅拌、升高温度 LiCoO2可氧化盐酸，产生的Cl2会污染环境 8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O 调节溶液pH，使Fe3+转换为Fe(OH)3沉淀 Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色 2CoCO3·3Co(OH)2

【解析】

电极材料的成分为LiCoO2、Al、铁的氧化物，加入NaOH溶液后，只有Al溶解，转化为NaAlO2而成为溶液A的主要成分；滤渣中含有LiCoO2及铁的氧化物，加入H2SO4和Na2S2O3，此时LiCoO2及铁的氧化物溶解，Co被还原为Co2+，Fe3+被还原为Fe2+；过滤所得滤液中加入NaClO3作氧化剂，将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调节溶液的pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；过滤出Fe(OH)3，所得滤液中加入NaF，将Li+转化为LiF沉淀；滤液中加入Na2CO3溶液，Co2+转化为钴沉淀。据此解答。

(1)观察钾元素焰色的钴玻璃，颜色为蓝色。答案为：蓝色；

(2)由以上分析知，溶液A中溶质除NaOH外，还有NaAlO2。答案为：NaAlO2；

(3)①浸取时，为提高”钴渣”中浸取率，可采取粉碎、搅拌、升高温度、适当增大硫酸浓度等措施。答案为：粉碎、搅拌、升高温度；

②工业生产中一般不用盐酸浸取“钴渣”，则表明盐酸中的Cl-可能会被氧化为Cl2，从而得出其原因是LiCoO2可氧化盐酸，产生的Cl2会污染环境。答案为：LiCoO2可氧化盐酸，产生的Cl2会污染环境；

③“钴渣”中加入H2SO4和Na2S2O3，LiCoO2溶解，+3价Co被还原为Co2+，离子方程式为8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O。答案为：8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O；

(4)在“滤液1”中的Fe3+需要除去，加入20﹪Na2CO3溶液的目的是调节溶液pH，使Fe3+转换为Fe(OH)3沉淀；检验“滤液1”中Fe2+是否完全被氧化、不能用酸性KMnO4溶液，主要是考虑某些离子的干扰作用，原因是Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色。答案为：调节溶液pH，使Fe3+转换为Fe(OH)3沉淀；Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色；

(5)n(H2O)=n[Co(OH)2]==0.03mol，n(CO2)=n(CoCO3)==0.02mol，从而得出1:y=0.02mol:0.03mol=2:3，y=，则“钴沉淀”的化学式为2CoCO3·3Co(OH)2。答案为：2CoCO3·3Co(OH)2。