Question

利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。

（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过程中Li⁺向_____电极迁移（填“A”或“B”）。

（2）利用钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co(OH)₃溶解还原反应的离子方程式为____________________________________，铁渣中铁元素的化合价为___________，在空气中煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO₂的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为__________。

Answer 1

【答案】（1）LiOH；2Cl^－－2e^－=Cl₂↑；B

       （2）2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃^2－=2Co²⁺+SO₄^2－+5H₂O；+3；Co₃O₄

【解析】（1）B极区由H⁺得到电子生成H₂，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl^－失去电子，则阳极电极反应式为：2Cl^－－2e^－=Cl₂↑；在电解池中，阳离子向阴极移动，故电解过程中Li⁺向B电极迁移。

（2）在酸性条件下，Co(OH)₃首先与H⁺反应生成Co³⁺，Co³⁺具有氧化性，把SO₃^2－氧化为SO₄^2－，配平可得离子方程式：2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃^2－=2Co²⁺+SO₄^2－+5H₂O；氯酸钠和臭氧具有氧化性，可将二价铁氧化为三价铁，故铁渣中铁元素的化合价应该为+3价；CO₂的物质的量为：1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，根据CoC₂O₄的组成可知Co元素物质的量为0.03mol，设钴氧化物的化学式为Co_xO_y，根据元素的质量比可得：59x∶16y=（0.03mol×59g/mol）∶（2.41g－0.03mol×59g/mol），解得x∶y=3∶4，则钴氧化物的化学式为：Co₃O₄。