Question

【題目】一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料，生產中產生的廢料數量可觀，廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在；鈷以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在鋁箔的單面或雙面；鋰混雜于其中。從廢料中制取高純碳酸鈷（CoCO3)的工藝流程如圖：

（1）寫出一條加快堿溶速率的措施__。

（2）過程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出鈷。則浸出鈷的離子反應方程式為__(產物中只有一種酸根)。該過程不能用鹽酸代替硫酸進行酸化，原因是_。

（3）過程Ⅲ中碳酸鈉溶液的作用是沉淀Al3+和Li+，寫出沉淀Al3+的離子方程式__。

（4）過程Ⅳ沉鈷的離子方程式是__。

（5）CoCO3可用于制備鋰離子電池的正極材料LiCoO2，其生產工藝是將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃。試寫出該反應的化學方程式__。

Answer 1

【答案】廢料粉碎、升高溫度、增大堿液的濃度。 4Co2O3·CoO + S2O32-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42-+ 11H2O Co2O3·CoO可氧化鹽酸產生Cl2，污染環境 2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑ Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O 2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑

【解析】

（1）根據影響反應速率的因素回答加快堿溶速率的措施；

（2）過程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co3+被還原為Co2+， S2O32-被氧化為SO42-；Co3+具有強氧化性，能把鹽酸氧化為氯氣；

（3）過程Ⅲ中碳酸根離子與Al3+發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體；

（4）過程Ⅳ沉鈷是Co2+與HCO3-反應生成CoCO3沉淀和二氧化碳氣體；

（5）將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃生成LiCoO2，氧氣把Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ)，根據電子守恒配平方程式。

（1）根據影響反應速率的因素，廢料粉碎、升高溫度、增大堿液的濃度都可以加快堿溶速率；

（2）過程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co(Ⅲ)被還原為Co(Ⅱ)， S2O32-被氧化為SO42-，浸出鈷的離子反應方程式為4Co2O3·CoO + S2O3 2-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42- + 11H2O。Co2O3·CoO具有強氧化性，能把鹽酸氧化為Cl2，污染環境，所以不能用鹽酸代替硫酸進行酸化；

（3）過程Ⅲ中碳酸根離子與Al3+發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳氣體，沉淀Al3+的離子方程式是2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑；

（4）過程Ⅳ沉鈷是Co2+與HCO3-反應生成CoCO3沉淀和二氧化碳氣體，反應的離子方程式是Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O；

（5）將n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固體混合物在空氣中加熱至700℃～900℃生成LiCoO2，氧氣把Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ)，根據電子守恒配平方程式為2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑。