Question

【题目】锂离子电池应用十分广泛，从废旧钻酸锂(LiCoO2)锂离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题。现欲利用图19所示的工艺流程回收废旧电池中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题：

已知：①滤液1中阳离子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等；

②两种物质不同温度下的溶解度如下表所示：

(1)钴酸锂( LiCoO2)钴元素的化合价为___________。

(2)浸泡时加入Na2SO3的主要目的是______________________；可用盐酸代替H2SO4和Na2SO3的混合液，但缺点是______________________。

(3)滤液1中加入NaClO3的主要目的是______________________(用离子方程式表示)。

(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10－5mo·L－1时已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是___________。（已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10－39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10－34，1g3=0.52）

(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是___________。

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

Answer 1

【答案】+3 将Co3+还原为Co2+ Cl-被氧化生成Cl2，对环境污染较大 6Fe2++ ClO3—+ 6H+==6Fe3++Cl+ 3H2O 4.52 Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减小Li2CO3损失 LiOH 2Cl- -2eˉ==Cl2↑ B

【解析】

本题要回收铝、铁、钴、锂等元素，利用SO32-的还原性，NaClO3的氧化性处理钴、铁，然后调节pH将铝、铁分离，最后结晶回收锂。

（1）由化合价代数和为0算出钴酸锂( LiCoO2)中钴元素的化合价为+3；

（2）SO32-的具有还原性，可将Co3+还原为Co2+，若用盐酸代替，Cl-被氧化产生Cl2，对环境污染较大；

（3）NaClO3具有氧化性，可将溶液中Fe2+完全转化为Fe3+，对应离子反应方程式为：6Fe2++ ClO3—+ 6H+==6Fe3++Cl+ 3H2O；

（4）因Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Al(OH)3]，当Al3+沉淀完全时，Fe3+也必然沉淀完全，由，则，故pH=-lgc(H+)=4.52；

（5）由信息②可知，Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减小Li2CO3损失；

（6）由B极区产生H2可知B极为阴极，发生的反应为2H2O +2eˉ==H2↑+2OH-，则B极区电解液为LiOH溶液，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应为2Cl- -2eˉ==Cl2↑，阳离子向阴极移动，即Li+向B电极迁移。