Question

废旧锂离子电池的正极材料（主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，工艺流程如下：

（1）在上述溶解过程中，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，LiCoO₂在溶解过程中发生反应的化学方程式为______，还原产物是______．
（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是______．废渣的主要成分是______．
（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为______、______．
（4）除了废渣可以回收利用外，本工艺还可回收的副产品是______．

Answer 1

解：（1）正极材料主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等，加入稀H₂SO₄、Na₂S₂O₃，S₂O₃^2-被氧化成SO₄^2-，具有还原性，正极材料中只有LiCoO₂具有氧化性，与反应Na₂S₂O₃反应生成CoSO₄，反应化学方程式为：8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，该反应中还原产物是 CoSO₄，
故答案为：8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4Li₂SO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，CoSO₄；
（2）弱酸性条件下，铝离子和氢氧根离子反应生成氢氧化铝沉淀，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，但氢氧化亚铁不稳定易被氧气氧化生成氢氧化铁沉淀，所以废渣的成分是氢氧化铝和氢氧化铁，
通入空气的作用是将亚铁离子氧化生成铁离子而除去，
故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；A1（OH）₃和Fe（OH）₃；
（3）根据流程图知，钴离子和氢氧根离子反应生成氢氧化钴沉淀，离子方程式为：Co²⁺+2OH^-=Co（OH）₂↓，碳酸根离子和锂离子反应生成碳酸锂沉淀，离子方程式为：2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓，
故答案为：Co²⁺+2OH^-=Co（OH）₂↓；2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓；
（4）稀硫酸和氢氧化钠、硫代硫酸钠反应都生成硫酸钠，且硫酸钠是可溶性的，所以溶液中存在硫酸钠，则还可以得到副产物Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄．
分析：（1）通过题给信息可知LiCoO₂与Na₂S₂O₃发生了氧化还原反应，反应为8LiCoO₂+Na₂S₂O₃+11H₂SO₄=4LiSO₄+8CoSO₄+Na₂SO₄+11H₂O，氧化剂对应的产物是还原产物；
（2）铝离子、亚铁离子和氢氧根离子反应分别生成氢氧化铝、氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁；
（3）氢氧化钠和钴离子反应生成氢氧化钴沉淀，碳酸钠和锂离子反应生成碳酸锂沉淀；
（4）根据溶液中的溶质判断．
点评：本题考查了物质的分离和提纯，明确每一步发生的反应是解本题关键，注意一般的第IA族的碳酸盐都是易溶性的，但碳酸锂是难溶性的，为易错点．