Question

【題目】某廢舊電池材料的主要成分為鈷酸鋰（LiCoO2），還含有一定量的鐵、鋁、銅等元素的化合物，其回收工藝如圖所示，最終可得到Co2O3和鋰鹽。

已知：CoC2O4·2H2O微溶于水，它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大，且能與過(guò)量的C2O42－離子生成Co（C2O4）n2（n－1）－而溶解。

（1）“還原酸浸”過(guò)程中鈷酸鋰反應(yīng)的離子方程式________________________________________；溫度通常控制在40℃以下的原因是_______________________________________________。

（2）“除鋁鐵”過(guò)程的兩種試劑的作用分別是____________________，______________________。

（3）“除銅”所用試劑X為H2S，試寫出該反應(yīng)的離子方程式______________________________。

（4）“沉鈷”過(guò)程中，（NH4）2C2O4的加入量（圖a）、沉淀反應(yīng)的溫度（圖b）與鈷的沉淀率關(guān)系如圖所示：

①隨n（C2O42－）：N（Co2＋）比值的增加，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小的原因________________________________________________________________________。

②沉淀反應(yīng)時(shí)間為10 min，溫度在50℃以上時(shí)，隨溫度升高而鈷的沉淀率下降的可能原因是_________________________________________________________。

Answer 1

【答案】2LiCoO2 + H2O2 + 6H+ = 2Li+ + 2Co2+ + O2↑+ 4H2O 防止H2O2受熱分解 將Fe2+氧化為Fe3+ 調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)水解除去Fe3+和Al3+ Cu2+ + H2S = CuS↓+2H+ 過(guò)量的C2O42-與Co2+反應(yīng)生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 它的溶解度隨溫度升高而逐漸增大

【解析】

（1）“還原酸浸”過(guò)程中+3價(jià)Co被H2O2還原為Co2+；H2O2在高溫條件下易分解；

(2) NaClO把Fe2+氧化為Fe3+，Na2CO3可以調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Fe3+、Al3+水解生成氫氧化物沉淀；

（3）Cu2+與H2S反應(yīng)生成CuS沉淀。

（4）①CoC2O4·2H2O能與過(guò)量的C2O42－離子生成Co（C2O4）n2（n－1）－而溶解；②CoC2O4·2H2O微溶于水，溶解度隨溫度升高而逐漸增大。

（1）“還原酸浸”過(guò)程中+3價(jià)Co被H2O2還原為Co2+，反應(yīng)的離子方程式是2LiCoO2 + H2O2 + 6H+ = 2Li+ + 2Co2+ + O2↑+ 4H2O；H2O2在高溫條件下易分解，溫度通常控制在40℃以下可以防止H2O2受熱分解；

(2) NaClO把Fe2+氧化為Fe3+，Na2CO3可以調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)Fe3+、Al3+水解生成氫氧化物沉淀；

（3）Cu2+與H2S反應(yīng)生成CuS沉淀，反應(yīng)的離子方程式是Cu2+ + H2S = CuS↓+2H+。

（4）①CoC2O4·2H2O能與過(guò)量的C2O42－離子生成Co（C2O4）n2（n－1）－而溶解，所以隨n（C2O42－）：N（Co2＋）比值的增加，鈷的沉淀率先逐漸增大后又逐漸減小；

②CoC2O4·2H2O微溶于水，溶解度隨溫度升高而逐漸增大，所以溫度在50℃以上時(shí)，隨溫度升高而鈷的沉淀率下降。