Question

【題目】鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在兩極之間移動來工作．某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰（LiCoO2）、鋁箔和有機物導電劑等．現利用以下流程回收正極材料中的某些資源．

請回答下列問題：
（1）用硫酸和過氧化氫酸浸時，一般在90℃下進行，寫出該步驟中LiCoO2參與的化學反應方程式 ． 當有1mol LiCoO2參加反應時，得到氧化產物的質量為 ．
（2）常溫條件下調pH時，若使Al3+完全沉淀所需最小的pH為（保留整數）．
（已知：①離子濃度等于或小于1．×10﹣6時，認為其完全沉淀； ②Al（OH）3的Ksp=1.13×10﹣33）
（3）操作1的名稱是 ．
（4）從平衡角度進行解釋生成CoCO3固體的原因 ．
（5）鈷元素與鐵元素都屬于第 VIII族，它們的化合物有相似的性質．Co（OH）2在空氣中加熱時，鈷元素在固體殘留物中的百分含量有如右圖所示的變化．已知鈷的氫氧化物加熱至290℃時已完全脫水，則A點時，剩余固體的成分為（填化學式）；在550﹣600℃范圍內，剩余固體的成分為（填化學式）．

Answer 1

【答案】
（1）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；16g
（2）5
（3）萃取分液
（4）HCO3﹣存在電離平衡：HCO3﹣?H++CO32﹣ ， 當電離產生的CO32﹣濃度與溶液中Co2+濃度的積（即濃度積）大于CoCO3的Ksp時，對于溶解平衡：CoCO3（S）?Co2+（aq）+CO32﹣（aq）而言，平衡將向生成沉淀的方向移動
（5）Co2O3；CoO、Co3O4
【解析】解：（1）根據工藝流程中酸浸的過程中發生氧化還原反應有2LiCoO2+3 H2SO4+H2O2=Li2SO4+2 CoSO4+O2↑+4H2O，2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O中氧化產物是氧氣，1molLiCoO2完全反應生成氧氣0.5mol，其質量為16g，
所以答案是：2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；16g；（2）離子濃度等于或小于1.0×10﹣6時，認為其完全沉淀；（OH﹣）3= = ，c（OH﹣）=10﹣9 molL﹣1 ， c（H+）= mol/L=10﹣9 molL﹣1 ， pH=5，
所以答案是：5；（3）該操作是萃取、分液，操作1的名稱是萃取分液，
所以答案是：萃取分液；（4）平衡移動原理，溶液中HCO3﹣H++CO32﹣ Co2+濃度與CO32﹣ 濃度積即為濃度積大于CoCO3的Ksp 向生成沉淀的方向移動，
所以答案是：HCO3﹣存在電離平衡：HCO3﹣H++CO32﹣ ， 當電離產生的CO32﹣濃度與溶液中Co2+濃度的積（即濃度積）大于CoCO3的Ksp時，對于溶解平衡：CoCO3（S） Co2+（aq）+CO32﹣（aq）而言，平衡將向生成沉淀的方向移動；（5）鈷元素與鐵元素都屬于第 VIII族，它們的化合物有相似的性質，Co（OH）2在空氣中加熱時，根據FeFe的氧化物，則Co的氧化物可能為Co2O3、CoO、Co3O4 ， Co2O3中Co的含量= ×100%=71.1%、CoO中Co的含量= ×100%=78.7%、Co3O4中Co的含量= ×100%=73.4%，
所以A點成分為Co2O3 ， 在550﹣600℃范圍內，剩余固體的成分為Co3O4和CoO，
所以答案是：Co2O3；CoO、Co3O4 ．