Question

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，钴氧化物可通过处理钴渣获得。

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

（2）利用钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co(OH)₃溶解还原反应的离子方程式为____________________________________，铁渣中铁元素的化合价为___________，在空气中煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO₂的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为__________。

Answer 1

【答案】（1）LiOH；2Cl‾—2e‾=Cl₂↑；B

（2）2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃²‾=2Co²⁺+SO₄²‾+5H₂O；+3；Co₃O₄

【解析】（1）根据示意图，B极区生产H₂，同时生成LiOH，则B极区电解液不能是LiCl溶液，如果是LiCl溶液则无法得到纯净的LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl‾失去电子，则阳极电极反应式为：2Cl‾—2e‾=Cl₂↑；根据电流方向，电解过程中Li⁺向B电极迁移。

（2）在酸性条件下，Co(OH)₃首先与H⁺反应生成Co³⁺，Co³⁺具有氧化性，把SO₃²‾氧化为SO₄²‾，配平可得离子方程式：2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃²‾=2Co²⁺+SO₄²‾+5H₂O；铁渣中铁元素的化合价应该为高价，为+3价；CO₂的物质的量为：1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，根据CoC₂O₄的组成可知Co元素物质的量为0.03mol，设钴氧化物的化学式为Co_xO_y，根据元素的质量比可得：59x：16y=0.03mol×59g/mol：（2.41g—0.03mol×59g/mol），解得x：y=3:4，则钴氧化物的化学式为：Co₃O₄。

【考点定位】本题考查了电极原理及应用，包括电极方程式的书写、电解液的判断、离子移动方向的判断；还考查了离子方程式的书写、元素化合价的判断、根据化学计算推测物质的化学式，

【名师点睛】本题试题立意鲜明，以考查学生能力为主导，抓住学科知识的内在联系，首先通过电解法制备LiOH的分析考查了电解的原理及应用，然后利用钴渣制备钴氧化物的工艺流程，考查了离子方程式的书写和化学式的推断，将化学学科知识的考查融于化工生产实践中，体现了化学学科的科学和社会价值，侧重于对考生分析问题、解决问题能力的考查。