Question

【題目】鈷酸鋰廢極片中鈷回收的某種工藝流程如下圖所示，其中廢極片的主要成分為鈷酸鋰（LiCoO2）和金屬鋁，最終可得到Co2O3及鋰鹽。

（1） “還原酸浸”過程中，大部分LiCoO2可轉(zhuǎn)化為CoSO4，請將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：2LiCoO2+3H2SO4+□ □CoSO4+□ +□ + □ 。__________

（2） “還原酸浸”過程中，Co、Al浸出率（進(jìn)入溶液中的某元素質(zhì)量占固體中該元素總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）受硫酸濃度及溫度（t）的影響分別如圖1和圖2所示。工藝流程中所選擇的硫酸濃度為2 mol.L-1，溫度為80 oC，推測其原因是________。

A. Co的浸出率較高 B. Co和Al浸出的速率較快

C. Al的浸出率較高 D. 雙氧水較易分解

（3）加入(NH4)2C2O4后得CoC2O4沉淀。寫出CoC2O4沉淀在空氣中高溫煅燒得到Co2O3的反應(yīng)的化學(xué)方程式：________。

（4）若初始投入鈷酸鋰廢極片的質(zhì)量為1 kg，煅燒后獲得Co2O3的質(zhì)量為83 g，已知Co的浸出率為90%，則鈷酸鋰廢極片中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為________（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）。

（5）已知“沉鋰”過程中，濾液a中的c(Li+)約為10-1 mol·L-1，部分鋰鹽的溶解度數(shù)據(jù)如下表所示。

溫度	Li2SO4	Li2CO3
0 oC	36.1 g	1.33 g
100 oC	24.0 g	0.72 g

結(jié)合數(shù)據(jù)分析，沉鋰過程所用的試劑b是________（寫化學(xué)式），相應(yīng)的操作方法：向?yàn)V液a中加入略過量的試劑b，攪拌，________，洗滌干燥。

Answer 1

【答案】 2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2 2CoSO4 + Li2SO4 + O2↑+ 4H2O A B 4CoC2O4 + 3O2 2Co2O3 + 8CO2 6.56 % Na2CO3 加熱濃縮，趁熱過濾

【解析】(1). “還原酸浸”過程中，大部分LiCoO2可轉(zhuǎn)化為CoSO4，Co元素的化合價從+3價降低到+2價，則H2O2中O元素的化合價從－1價升高到0價，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2= 2CoSO4 + Li2SO4 + O2↑+ 4H2O，故答案為：2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2= 2CoSO4 + Li2SO4 + O2↑+ 4H2O；

(2). 由圖1可知，當(dāng)硫酸濃度為2 mol.L-1時，Co的浸出率較高，由圖2可知，當(dāng)溫度為80℃，Co和Al浸出的速率較快，故答案選：AB；

(3). CoC2O4沉淀在空氣中高溫煅燒，CoC2O4被氧氣氧化得到Co2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4CoC2O4 + 3O2= 2Co2O3 + 8CO2，故答案為：4CoC2O4 + 3O2= 2Co2O3 + 8CO2；

(4). 煅燒后獲得Co2O3的質(zhì)量為83 g，則Co原子的質(zhì)量為：83× =59g，Co的浸出率為90%，則1 kg鈷酸鋰廢極片中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為×100%=6.56 %，故答案為：6.56 %；

(5). 由表中數(shù)據(jù)可知，在相同溫度下，Li2CO3的溶解度更小，且溫度越高，Li2CO3的溶解度越小，則沉鋰過程所用的試劑b是Na2CO3，相應(yīng)的操作方法：向?yàn)V液a中加入略過量的Na2CO3，攪拌，加熱濃縮，趁熱過濾，洗滌干燥，故答案為：Na2CO3；加熱濃縮，趁熱過濾。