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：①還原性：Cl->Co2+；

②Fe3+和C2O42-結合生成較穩定的[ Fe(C2O4)3]3-，在強酸性條件下分解重新生成Fe3+。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的離子反應方程式為__________________________________。

（3）濾液A中的溶質除HCl、LiCl外還有__________（填化學式）。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）在空氣中加熱一定質量的CoC2O4·2H2O固體樣品時，其固體失重率數據見下表，請補充完整表中問題。

已知：①CoC2O4在空氣中加熱時的氣體產物為CO2

②固體失重率=對應溫度下樣品失重的質量/樣品的初始質量

序號	溫度范圍/℃	化學方程式	固體失重率
Ⅰ	120-220	CoC2O4·2H2OCoC2O4+2H2O	19.67%
Ⅱ	300~350	_________________________	59.02%

（6）已知Li2CO3的溶度積常數Ksp=8.64×10-4，將濃度為0.02mol·L-1的Li2SO4和濃度為0.02 mol·L-1的Na2CO3溶液等體積混合，則溶液中的Li+濃度為___________mol·L-1

（7）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- FeCl3、CoCl2 2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl C 2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2 0.02 加入適量鹽酸（或通入適量氯化氫氣體）

【解析】(1). 廢舊電池初步處理為粉末狀，可以增大固體的接觸面積，加快反應速率，同時提高浸出率，故答案為：增大接觸面積，加快反應速率，提高浸出率；

(2). 由流程圖可知，含鋁廢液中含有AlO2－，通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀和HCO3－，離子方程式為：AlO2－+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3－，故答案為：AlO2－+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3－；

(3). 由題中信息可知，還原性Cl－>Co2+，又因為還原性Fe2+>Cl－，所以LiCoO2中的+3價Co將Fe2+和Cl－氧化，自身被還原成+2價Co，所以溶質還有FeCl3、CoCl2，根據上述分析可知，LiCoO2和鹽酸反應的化學方程式為：2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl，故答案為：2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl；

(4). 因單質碳不溶于堿、鹽酸和水，所以濾渣的主要成分是單質碳，故答案為：C；

(5).設有1molCoC2O4·2H2O受熱分解，由題中信息可知，在300~350℃時，固體失重率為59.02%，所以固體的殘留率為40.98%，質量為75g，因為1molCo全部留在固體中，所以O的質量為16g，Co和O的原子個數比為1:1，固體產物為CoO，已知氣體產物為CO2，根據得失電子守恒和原子守恒，該反應的化學方程式為：2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2，故答案為：2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2；

(6). 將濃度為0.02mol·L-1的Li2SO4和濃度為0.02 mol·L-1的Na2CO3溶液等體積混合，溶液體積變為原來的2倍，Qc=c(Li+)2×c(CO32－)=(0.02mol/L)2×0.01mol/L=4×10－6＜Ksp，所以兩溶液混合后不產生沉淀，Li+的濃度為0.02mol/L，故答案為：0.02；

(7). 加熱蒸發FeCl3溶液得FeCl3·6H2O固體時，會促進Fe3＋的水解，最終得到Fe(OH)3固體，因此在加熱蒸發FeCl3溶液時，要加入適量的鹽酸（或通入適量氯化氫氣體）抑制Fe3＋的水解，故答案為：加入適量鹽酸（或通入適量氯化氫氣體）。