Question

【題目】鈷酸鋰（LiCoO2）電池是一種應用廣泛的新型電源，電池中含有少量的鋁、鐵、碳等單質。實驗室嘗試對廢舊鈷酸鋰電池回收再利用。實驗過程如下：

已知：還原性：Cl＞Co2+；

回答下列問題：

（1）廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是___________。

（2）從含鋁廢液得到Al(OH)3的離子方程式為________。

（3）濾液A中的溶質除HCl、LiCl外還有FeCl3、CoCl2。寫出LiCoO2和鹽酸反應的化學方程式_______。

（4）濾渣的主要成分為______（填化學式）。

（5）已知Li2CO3的溶度積常數Ksp＝8.64×104，將濃度為0.02mol·L1的Li2SO4和濃度為0.02 mol·L1的Na2CO3溶液等體積混合，則溶液中的Li+濃度為________ mol·L1。

（6）從FeCl3溶液得到FeCl3·6H2O固體的操作關鍵是________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率，提高浸出率 AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3- 2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl C 0.02 加入適量鹽酸（或通入適量氯化氫氣體）

【解析】

廢舊鈷酸鋰鎳離子電池主要含有Fe、Al、碳的單質和LiCoO2，初步處理，加堿浸泡，鋁和堿液反應生成偏鋁酸鹽和氫氣，固體殘渣為：Fe、C的單質和LiCoO2，加鹽酸Fe+2H+=Fe2++H2↑，2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O，沉淀為C，濾液A為Fe3+、Li+、Co3+、Cl-，加入草酸銨，過濾沉淀為CoC2O42H2O，濾液B為：Fe3+、Li+、Cl-，加入碳酸鈉，發生的離子反應為2Li++CO32-=Li2CO3↓，濾液C為Fe3+、Cl-，加入氧化劑防止鐵離子被還原得氯化鐵溶液，據此分析解答。

(1)廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是：增大接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；

(2)從含鋁廢液得到Al(OH)3的離子反應方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

(3)LiCoO2中Li為+1價，Co為+3價，具有氧化性，HCl中-1價的氯具有還原性，向固體殘渣中加入鹽酸時，Co(+3→+2)，Cl(-1→0)，最小公倍數為1，因Cl2為雙原子分子，所以LiCoO2前系數為2，根據原子守恒，未知物為水，所以反應為：2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O；

(4)上述分析可知，濾渣的主要成分為C；

(5)將濃度為0.02molL-1的Li2SO4和濃度為0.02molL-1的Na2CO3溶液等體積混合，計算得到溶液中c(Li+)=0.02mol/L，c(CO32-)=0.01mol/L，計算濃度商Qc=c2(Li+)×c(CO32-)=4×10-6＜Ksp=8.64×10-4，無沉淀生成，則此時溶液中Li+濃度為0.02mol/L；

(6)氯化鐵溶液中氯化鐵水解生成氫氧化鐵和氯化氫，氯化氫是易揮發的物質，加熱會促進水解生成氫氧化鐵，從FeCl3溶液得到FeCl36H2O固體的操作關鍵是抑制氯化鐵水解，加入適量鹽酸(或通入適量氯化氫氣體)。