Question

治理环境污染刻不容缓，建设美丽中国是十八大的奋斗目标．2012年底锂电池总产量超过35亿只，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的．因此锂电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO₂）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂．某回收工艺流程如下：

（1）根据上述工艺流程图得出：可回收到的产物除了有Li₂CO₃，还有

 

、

 

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（2）锂电池使用广泛的主要原因是

 

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（3）废旧电池可能由于放电不完全而残留单质锂，为了安全生产，对拆解环境的要求是

 

；
（4）碱浸时主要反应的化学方程式为

 

；
（5）最后一步过滤应趁热过滤，原因是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：铝钴膜废料中含有LiCo0₂和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo0₂；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反应的离子方程式为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通过操作分别分离出Li₂SO₄、CoSO₄，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）根据工艺流程的最终产物可判断回收到的产物，应为Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）根据锂电池的优点来回答；
（3）从金属锂的化学性质分析，锂为活泼金属；
（4）根据铝能和碱反应来写方程式；
（5）根据Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤．

解答： 解：题干工艺流程为：铝钴膜废料中含有LiCo0₂和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo0₂；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反应的离子方程式为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通过操作分别分离出Li₂SO₄、CoSO₄，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）工艺流程的最终产物为：Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃，故答案为：Al（OH）₃；CoSO₄；
（2）单位质量的金属锂放出的电量很大，所以锂电池使用广泛，故答案为：单位质量的金属锂放出的电量很大；
（3）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，故答案为：隔绝空气和水分；
（4）铝能与碱反应：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（5）Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤，防止析出硫酸钠晶体，故答案为：防止析出硫酸钠晶体．

点评：本题为生产流程题，涉及金属的回收、氧化还原反应、物质的分离提纯和除杂等问题，题目较为综合，难度中等．