Question

【题目】一种含铝、锂、钴的新型电子材料，生产中产生的废料数量可观，废料中的铝以金属铝箔的形式存在；钴以Co2O3·CoO的形式存在，吸附在铝箔的单面或双面；锂混杂于其中。从废料中制取高纯碳酸钴（CoCO3)的工艺流程如图：

（1）写出一条加快碱溶速率的措施__。

（2）过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液浸出钴。则浸出钴的离子反应方程式为__(产物中只有一种酸根)。该过程不能用盐酸代替硫酸进行酸化，原因是_。

（3）过程Ⅲ中碳酸钠溶液的作用是沉淀Al3+和Li+，写出沉淀Al3+的离子方程式__。

（4）过程Ⅳ沉钴的离子方程式是__。

（5）CoCO3可用于制备锂离子电池的正极材料LiCoO2，其生产工艺是将n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固体混合物在空气中加热至700℃～900℃。试写出该反应的化学方程式__。

Answer 1

【答案】废料粉碎、升高温度、增大碱液的浓度。 4Co2O3·CoO + S2O32-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42-+ 11H2O Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2，污染环境 2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑ Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O 2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑

【解析】

（1）根据影响反应速率的因素回答加快碱溶速率的措施；

（2）过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co3+被还原为Co2+， S2O32-被氧化为SO42-；Co3+具有强氧化性，能把盐酸氧化为氯气；

（3）过程Ⅲ中碳酸根离子与Al3+发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体；

（4）过程Ⅳ沉钴是Co2+与HCO3-反应生成CoCO3沉淀和二氧化碳气体；

（5）将n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固体混合物在空气中加热至700℃～900℃生成LiCoO2，氧气把Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，根据电子守恒配平方程式。

（1）根据影响反应速率的因素，废料粉碎、升高温度、增大碱液的浓度都可以加快碱溶速率；

（2）过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后，再加入Na2S2O3溶液，Co(Ⅲ)被还原为Co(Ⅱ)， S2O32-被氧化为SO42-，浸出钴的离子反应方程式为4Co2O3·CoO + S2O3 2-+ 22H+= 12Co2++ 2SO42- + 11H2O。Co2O3·CoO具有强氧化性，能把盐酸氧化为Cl2，污染环境，所以不能用盐酸代替硫酸进行酸化；

（3）过程Ⅲ中碳酸根离子与Al3+发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，沉淀Al3+的离子方程式是2Al3++3CO32-+3H2O = 2Al(OH)3↓+3CO2↑；

（4）过程Ⅳ沉钴是Co2+与HCO3-反应生成CoCO3沉淀和二氧化碳气体，反应的离子方程式是Co2++2HCO3-= CoCO3↓+CO2↑+H2O；

（5）将n(Li)：n(Co)=l：l的Li2CO3和CoCO3的固体混合物在空气中加热至700℃～900℃生成LiCoO2，氧气把Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，根据电子守恒配平方程式为2Li2CO3+4CoCO3+O2 4LiCoO2+ 6CO2↑。