Question

【题目】从废旧锂离子二次电池（主要成分为LiCoO2，还含有少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙等杂质）中回收钴和锂的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“碱浸”的目的是_______。

（2）“酸浸”过程中LiCoO2发生反应的离子方程式为：___________________________

浸渣中含有的主要成分是________________。

（3）“萃取净化”除去的杂质离子有Ni2+外，还有_______。

（4）“萃取分离”中钴、锂萃取率与平衡pH关系如图所示， pH一般选择5左右，理由是________。

（5）“沉锂”中Li2CO3溶解度随温度变化曲线如下图所示：

①根据平衡原理分析Li2CO3在水中溶解度随温度变化的原因_____________________。

②为获得高纯Li2CO3，提纯操作依次为趁热过滤、________、烘干。

③若“沉锂”中c(Li+)=1.0 mol·L1，加入等体积等浓度Na2CO3溶液，此时实验所得沉锂率为________。（已知Li2CO3的Ksp为9.0×10-4）

Answer 1

【答案】 除去铝 2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O 石墨、硫酸钙 Fe3+ 分离效率最高 Li2CO3溶解过程为放热反应 洗涤 88.0%

【解析】分析：本题是化学流程图问题，主要是判断清楚每步反应的投料和产出，各个步骤的流程，最后分析清楚杂质是如何除去的。

详解：（1）“碱浸”的目的是用氢氧化钠溶液将其中的Al溶解。

（2）LiCoO2中Co为+3价，最后生成的CoSO4中Co为+2价，所以酸浸这一步中，加入H2O2的目的是为了将+3价Co还原为+2价Co，所以反应的而梨子反应方程式为：2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O。浸渣中主要是不与酸反应的石墨以及生成的硫酸钙沉淀。

（3）整个提取的过程中需要除去的杂质是Ca、Fe、Al、Ni；在前面的步骤中已经除去了Al和Ca，所以萃取净化应该要除去Ni2+和Fe3+。

（4）由图示在pH为5左右的时候，Co和Li的萃取率差异最大，此时分离的效果最好。

（5）①图中显示随着温度升高，碳酸锂的溶解度逐渐减小，所以褪色该物质溶于水的过程是放热的。

②提取的过程为热过滤，洗涤，干燥，所以答案为：洗涤。

③c(Li+)=1.0 mol·L1，加入等体积等浓度Na2CO3溶液，则碳酸钠的浓度也是1.0 mol·L1，加入的瞬间溶液体积转化为原来的2倍，浓度都是原来的一半，即c(Li+)= c(CO32-)=0.5 mol·L1，沉淀出碳酸锂，所以碳酸根过量1倍，剩余c(CO32-)=0.25 mol·L1，带入KSP的计算式得到c(Li+)= mol/L。因为两溶液混合的瞬间c(Li+)=0.5mol/L，所以沉锂率为(0.5－0.06)÷0.5=88%。