Question

【题目】某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)，还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物，其回收工艺如图所示，最终可得到Co2O3和锂盐。

已知：CoC2O4·2H2O微溶于水，它的溶解度随温度升高而逐渐增大，且能与过量的C2O42－离子生成Co(C2O4)n2(n－1)－而溶解。

（1）“还原酸浸”过程中，LiCoO2发生反应的离子方程式为：___，该过程温度通常控制在40℃以下的原因是：___。

（2）“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是___，___。

（3）“除铜”所用试剂X为H2S，试写出该反应的离子方程式：___。并计算室温下该反应的平衡常数K＝___，已知：25℃时Kap(CuS)＝8.5×10－45，已知H2S在水中的的电离常数：K1＝1.3×10－7，K2＝7.l×10－15

（4）“沉钴”过程中，(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示：

①随n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因___。

②沉淀反应时间为10 min，温度在50℃以上时，随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___。

（5）已知“沉锂”过程中，滤液a中的c(Li＋)约为10－1mol·L－1，部分锂盐的溶解度数据如下表所示。

结合数据分析，沉锂过程所用的试剂b是___(写化学式)，相应的操作方法：向滤液a中加入略过量的试剂b，搅拌，___，___，洗涤干燥。检验沉淀洗净的方法是___。

Answer 1

【答案】2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O 防止H2O2受热分解 将Fe2+氧化为Fe3+ 调节pH，促进水解除去Fe3+和Al3+ Cu2++H2SCuS↓+2H+ 1.1×1023 过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解 它的溶解度随温度升高而逐渐增大 Na2CO3 加热浓缩 趁热过滤 取最后一次洗涤液，加稀盐酸酸化，再加溶液，如无沉淀则已洗净

【解析】

(1) LiCoO2为电极材料，故不能拆写，结合流程分析需要将三价钴还原为二价，故H2O2被氧化生成氧气；

(2) 氯酸钠将Fe2+氧化为Fe3+，碳酸钠调节pH，促进水解除去Fe3+和Al3+；

(3)Cu2++H2SCuS+2H+，K= ，分子分母同时乘以c(HS-)、c(S2-)，再进行化简计算即可；

(4) ①随n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小；

②沉淀反应时间为10 min，温度在50℃以上时，溶解度随温度升高而逐渐增大；

(5)由于Li2CO3的溶解度更小，故应加入碳酸盐将Li+转化为Li2CO3，因为滤液a中Li+浓度较小，故最佳方法应在高于室温时进行结晶以提高产率；沉淀洗涤时应针对SO42-检验而不能采用焰色反应的方法去检验。

(1) LiCoO2为电极材料，故不能拆写，结合流程分析需要将三价钴还原为二价，故H2O2被氧化生成氧气，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++O2↑+4H2O；该过程温度通常控制在40℃以下的原因是：防止H2O2受热分解；

(2) “除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是：氯酸钠将Fe2+氧化为Fe3+，碳酸钠调节pH，促进水解除去Fe3+和Al3+；

(3)Cu2++H2CuS+2H+，K== ==1.1×1023；

(4) ①随n(C2O42－)：N(Co2＋)比值的增加，过量的C2O42-与Co2+反应生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解，钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小；

②沉淀反应时间为10 min，温度在50℃以上时，溶解度随温度升高而逐渐增大；

(5)由于Li2CO3的溶解度更小，故应加入Na2CO3将Li+转化为Li2CO3，因为滤液a中Li+浓度较小，故最佳方法应在高于室温时进行结晶以提高产率；沉淀洗涤时应针对SO42-检验而不能采用焰色反应的方法去检验。相应的操作方法：向滤液a中加入略过量的试剂b，搅拌，加热浓缩，趁热过滤，洗涤干燥。检验沉淀洗净的方法是取最后一次洗涤液，加稀盐酸酸化，再加溶液，如无沉淀则已洗净。