Question

【题目】某废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂石墨和铝粉等。回收废旧锂电池中钴的工艺流程如下：

已知：Ksp(CoC2O4)=2.5×10-9，Ksp(CoCO3)=1.5×10-13

回答下列问题：

(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3，“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中生成CoC2O4的化学方程式为 _______ ，若H2C2O4用量过大，CoC2O4的产率反而会降低，原因是____。

(2)“转化”中加入Na2CO3溶液发生反应的离子方程式为___________，该反应进行的程度较大，试用平衡常数K解释原因 _____ 。

(3)“电解”时装置如图所示。阳极的电极反应式为______，电解后a室中的电解液可返回 ________工序继续使用。

(4)某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为w，将mkg该废料进行回收利用，电解得到钴nkg，钴的回收率为____。

Answer 1

【答案】2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑ CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co(HC2O4)2而溶解 CoC2O4+CO32- CoCO3+ C2O42- 该反应的平衡常数K=1.67×104，反应正向进行的趋势很大 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 酸溶

【解析】

(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3，“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中LiCoO2与H2C2O4反应生成CoC2O4，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑，若H2C2O4用量过大，CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co(HC2O4)2而溶解，CoC2O4的产率反而会降低；

(2)根据CoC2O4和CoCO3的溶度积，“转化”中加入Na2CO3溶液，将CoC2O4转化为CoCO3，发生反应的离子方程式为CoC2O4+CO32- CoCO3+ C2O42-，该反应的平衡常数K=Ksp（CoC2O4）÷Ksp（CoCO3）=2.5×10-9÷（1.5×10-13）=1.67×104，反应正向进行的趋势很大，故该反应进行的程度较大；

(3)“电解”时装置如图所示。连接正极的电极为阳极，阳极上水电离出的氢氧根离子失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，左室产生大量氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入a室，a室得到酸，故电解后a室中的电解液可返回酸溶工序继续使用；

(4)根据质量守恒进行求算，某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为w，将mkg该废料进行回收利用，电解得到钴nkg，钴的回收率为。