Question

【題目】2019年諾貝爾化學獎授予在開發鋰離子電池方面做出卓越貢獻的三位化學家。鋰離子電池的廣泛應用要求處理鋰電池廢料以節約資源、保護環境。鋰離子二次電池正極鋁鈷膜主要含有LiCoO2、A1等，處理該廢料的一種工藝如下圖所示：

回答下列問題：

(l) Li的原子結構示意圖為____，LiCoO2中Co的化合價是____。

(2)“堿浸”時Al溶解的離子方程式為________。

(3)“酸溶”時加入H2O2的目的是____，調節pH后所得濾渣主要為____。

(4)“沉鈷”的離子方程式為________。

(5)配制100mL l.0mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要____。

(6)取CoC2O4固體4.41g在空氣中加熱至300℃，得到鈷的氧化物2.41g，則該反應的化學方程式為____。

Answer 1

【答案】 +3 2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2-+ 3H2↑ 將LiCoO2中的Co（Ⅲ）還原為+2價 LiOH Co2++C2O42-=CoC2O4↓ 100mL容量瓶、膠頭滴管 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

鋁鈷膜主要含有LiCoO2、A1等，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液中含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCoO2，將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li2SO4、CoSO4，然后加入氨水調節溶液的pH，生成氫氧化鋰沉淀從而除去鋰離子，最后對濾液用草酸銨洗滌處理，經過一系列處理得到草酸鈷，據此分析解答。

(1)鋰是3號元素，原子結構示意圖為；LiCoO2中Li顯+1價，氧元素顯-2價，設鈷元素的化合價是x，根據在化合物中正負化合價代數和為零，可得：(+1)+x+(-2)×2=0，則x=+3；

(2)“堿浸”時Al溶解于氫氧化鈉溶液，反應的離子方程式為2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑；

(3)“酸溶”時加入H2O2，可以將LiCoO2中的Co(Ⅲ)還原為+2價，用氨水調節pH，將鋰離子轉化為氫氧化鋰沉淀，所得濾渣主要為LiOH；

(4)“沉鈷”中CoSO4與草酸銨反應生成草酸鈷，反應的離子方程式為Co2++C2O42-=CoC2O4↓；

(5)配制100mL l.0mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要經過稱量、溶解、轉移、洗滌、定容等步驟，需要的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要100mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；

(6)4.41 g CoC2O4的物質的量為=0.03mol，其中含有鈷元素的質量=0.03mol×59g/mol=1.77g，因此鈷的氧化物中含有氧元素的質量=2.41g-1.77g=0.64g，氧元素的物質的量==0.04mol，因此該鈷的氧化物為Co3O4，鈷元素被氧化，因此反應物中需要氧氣參與，根據元素守恒，生成物中還有二氧化碳，反應的方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。