Question

【題目】廢舊鋰離子電池的正極材料試樣主要含有及少量Al、Fe等可通過下列實驗方法回收鈷、鋰．

(1)在上述溶解過程中，被氧化成，在溶解過程中反應的離子方程式為 ______ ．

沉淀物	開始沉淀pH	沉淀完全pH

(2)除雜時通入空氣的目的 ______ ，所得的廢渣成分為 ______ 從廢渣中獲得的部分流程如圖甲所示，括號表示加入的試劑，方框表示所得到的物質．則步驟I需要的玻璃儀器有 ______ ，步驟Ⅱ中反應的離子方程式是 ______ ．

(3)工業上，將粗品制備成高純的部分工藝如圖乙．

將溶于鹽酸作電解槽的陽極液，LiOH溶液作陰極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰性電極電解．

電解后向LiOH溶液中加入過量溶液，過濾、烘干得高純．

①中，陰極的電極反應式是 ______ ．

②中，生成反應的化學方程式是 ______ ．

Answer 1

【答案】 將氧化成 、 燒杯、漏斗、玻璃棒 或 或

【解析】

(1)酸性條件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，則LiCoO2被氧化生成Co2+，根據離子方程式的書寫規則，再根據氧化還原反應中得失電子結合原子守恒配平方程式；

(2)亞鐵離子不穩定易被氧化生成鐵離子，根據沉淀所需溶液的pH確定廢渣的成分，過濾過程中需要的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒，偏鋁酸鹽能和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀；

(3)①a中，陰極上氫離子放電生成氫氣；

②b中，氫氧化鋰和碳酸氫銨反應生成碳酸鋰和碳酸銨。

(1)根據題意知，酸性條件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，則LiCoO2被還原生成Co2+，所以發生的離子反應方程式為：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O；

(2)亞鐵離子不穩定，易被氧氣氧化生成鐵離子，所以除雜時通入空氣的目的是將亞鐵離子氧化生成鐵離子，再將鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀，從而除去亞鐵離子；根據表格知，pH為5-6時，鐵離子和鋁離子完全轉化為沉淀，所以廢渣的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；分離固體和溶液的方法是過濾，過濾過程中需要的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒；步驟I中，廢渣中的鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，步驟II中，向偏鋁酸鈉溶液中通入過量的二氧化碳，使偏鋁酸鈉轉化為氫氧化鋁，反應離子方程式為2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-；

(3)①a中，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-；

②b中，氫氧化鋰和碳酸氫銨反應生成碳酸鋰和碳酸銨，反應方程式為2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+(NH4)2CO3+2H2O。