Question

【題目】以廢舊鋰離子電池的正極材料（主要含LiCoO2、Al、C等）為原料制備CoC2O4.2H2O的一種實驗流程如圖：

（1）“除鋁”可在如圖1所示的裝置中進行。保持溫度、反應物和溶劑的量不變，實驗中提高鋁的去除率的措施有___。

（2）“灼燒”的主要目的是___。

（3）“還原”步驟溫度在70℃左右，LiCoO2發生反應的化學方程式為___。若該步驟用鹽酸代替H2SO4和H2O2，也可達到“還原”的目的，但其缺點是___。

（4）“沉淀”步驟中，證明Co2+已沉淀完全的實驗操作及現象是___。

（5）設計由“濾液X”制備純凈的Al2O3的實驗方案。（已知含鋁物種濃度與pH的關系如圖所示。實驗中必須使用的試劑：H2SO4溶液、BaCl2溶液、蒸餾水）___。

Answer 1

【答案】加快反應速率或延長反應時間 除去C 2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O 會產生有毒的Cl2 靜置，在上層清液中繼續滴加H2C2O4溶液，若不出現渾濁，則Co2+已沉淀完全 向“濾液X”中滴加H2SO4溶液，適時用pH試紙測溶液的pH，當pH介于6~8時，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，直至濾液加BaCl2溶液不再出現白色渾濁為止，將所得沉淀灼燒至沉淀不再減少，冷卻，即得Al2O3

【解析】

正極材料主要含LiCoO2、Al、C，加入NaOH溶液，Al與NaOH反應生成NaAlO2溶液，剩余固體在空氣中灼燒，C變成CO2，剩余的LiCoO2與H2SO4溶液和H2O2溶液發生氧化還原反應：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O，沉淀時發生反應Co2++C2O42-+2H2O===CoC2O4·2H2O，得到濾液Y為LiSO4等，根據分析可以解答問題。

根據上述分析可得：

(1) 提高鋁的去除率的措施有加快反應速率或延長反應時間，故答案為：加快反應速率或延長反應時間；

(2) 剩余固體在空氣中灼燒，C變成CO2，因此灼燒的目的是除去C，故答案為除去C；

(3) LiCoO2與H2SO4溶液和H2O2溶液發生氧化還原反應，反應方程式為：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O，故答案為：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O；

(4) 用鹽酸代替H2SO4和H2O2，也可達到“還原”的目的，但會產生有毒的Cl2，故答案為：會產生有毒的Cl2；

(5)證明Co2+已沉淀完全的實驗操作及現象：靜置，在上層清液中繼續滴加H2C2O4溶液，若不出現渾濁，則Co2+已沉淀完全；

(6) “濾液X”為NaAlO2溶液，由“濾液X”制備純凈的Al2O3的實驗方案為：向“濾液X”中滴加H2SO4溶液，適時用pH試紙測溶液的pH，當pH介于6~8時，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，直至濾液加BaCl2溶液不再出現白色渾濁為止，將所得沉淀灼燒至沉淀不再減少，冷卻，即得Al2O3。