Question

【題目】某廢舊鋰電池材料含有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑石墨和鋁粉等。回收廢舊鋰電池中鈷的工藝流程如下：

已知：Ksp(CoC2O4)=2.5×10-9，Ksp(CoCO3)=1.5×10-13

回答下列問題：

(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3，“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中生成CoC2O4的化學方程式為 _______ ，若H2C2O4用量過大，CoC2O4的產率反而會降低，原因是____。

(2)“轉化”中加入Na2CO3溶液發生反應的離子方程式為___________，該反應進行的程度較大，試用平衡常數K解釋原因 _____ 。

(3)“電解”時裝置如圖所示。陽極的電極反應式為______，電解后a室中的電解液可返回 ________工序繼續使用。

(4)某廢舊鋰電池粉末中LiCoO2的質量分數為w，將mkg該廢料進行回收利用，電解得到鈷nkg，鈷的回收率為____。

Answer 1

【答案】2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑ CoC2O4與過量的H2C2O4反應轉化成Co(HC2O4)2而溶解 CoC2O4+CO32- CoCO3+ C2O42- 該反應的平衡常數K=1.67×104，反應正向進行的趨勢很大 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 酸溶

【解析】

(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3，“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中LiCoO2與H2C2O4反應生成CoC2O4，同時生成二氧化碳，反應的化學方程式為2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑，若H2C2O4用量過大，CoC2O4與過量的H2C2O4反應轉化成Co(HC2O4)2而溶解，CoC2O4的產率反而會降低；

(2)根據CoC2O4和CoCO3的溶度積，“轉化”中加入Na2CO3溶液，將CoC2O4轉化為CoCO3，發生反應的離子方程式為CoC2O4+CO32- CoCO3+ C2O42-，該反應的平衡常數K=Ksp（CoC2O4）÷Ksp（CoCO3）=2.5×10-9÷（1.5×10-13）=1.67×104，反應正向進行的趨勢很大，故該反應進行的程度較大；

(3)“電解”時裝置如圖所示。連接正極的電極為陽極，陽極上水電離出的氫氧根離子失電子產生氧氣，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，左室產生大量氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進入a室，a室得到酸，故電解后a室中的電解液可返回酸溶工序繼續使用；

(4)根據質量守恒進行求算，某廢舊鋰電池粉末中LiCoO2的質量分數為w，將mkg該廢料進行回收利用，電解得到鈷nkg，鈷的回收率為。