Question

【题目】锂电池应用很广，某种锂离子电池，其正极材料可再生利用。其正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。

回答下列问题：

（1）写出“正极碱浸”中发生反应的化学方程式____________；

（2）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学方程式________________________；如果可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，可能发生反应的离子方程式___________________________；

（3）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______________________________；

（4）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出充电时正极的电极反应_____________________________________；

（5）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________(填化学式)；

（6）最近美国和韩国的科学家合作研究出新型锂—空气电池，他们的锂—空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧化锂(LiO2)，超氧化锂可以很容易地分解成锂和氧，从而具有更高的效率和更长的循环寿命。请写出该电池正极的电极反应 ____________。

Answer 1

【答案】（1）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ （2）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 = Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

2CoO22++2Cl- +8H+ =2Co2++Cl2↑+4H2O

（3）CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 ↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O （4）LiCoO2-xe- = Li1-xCoO2 + xLi+

（5）Al(OH)3、Li2SO4、CoCO3(或CoSO4)；（6） O2 + e- + Li+ = LiO2

【解析】

试题分析：（1）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2-，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

（2）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，如果可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，LiCoO2能够将盐酸氧化生成氯气，2CoO22++2Cl- +8H+ =2Co2++Cl2↑+4H2O；故答案为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，2CoO22++2Cl- +8H+ =2Co2++Cl2↑+4H2O；

（3）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，故答案为：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；

（4）充电过程中，正极的电极反应LiCoO2-xe- = Li1-xCoO2 + xLi+，故答案为：LiCoO2-xe- = Li1-xCoO2 + xLi+；

（5）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电处理”有利于锂在正极的回收，根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4，故答案为：Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4；

（6）锂—空气电池，正极氧气得到电子，电极反应为O2 + e- + Li+ = LiO2，故答案为：O2 + e- + Li+ = LiO2。