Question

【题目】某废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂石墨和铝粉等。回收废旧锂电池中钴的工艺流程如下：

已知：Ksp(CoC2O4)=6.0×10-8，Ksp(CoCO3)=1.5×10-13。

回答下列问题：

(1) LiCoO2中，Co元素的化合价为______________。

(2)“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的化学方程式为__________，若H2C2O4用量过大，CoC2O4的产率反而会降低，原因是____。

(3)“转化”中加入Na2CO3溶液发生反应的离子方程式为______________，该反应进行的程度较大，试通过计算其平衡常数K并解释原因______________。

(4)“电解”时装置如图所示。阳极的电极反应式为_______，电解后a室中的电解液可返回工序继续使用。

(5)某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为49%，将50吨该废料进行回收利用，电解得到钴5.9吨，则钴的回收率为_____________。

Answer 1

【答案】+3 2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑ CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co（HC2O4）2而溶解 CoC2O4(s)+ CO32-(aq)CoCO3(s) + C2O42-(aq) 该反应的平衡常数K= = = = 4×105，反应正向进行的趋势很大 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 40%

【解析】

废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂石墨和铝粉等，加草酸溶解，浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)，“浸出渣”的主要成分是CoC2O4，则生成CoC2O4的化学方程式为2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑，H2C2O4用量过大时生成Co(HC2O4)2，然后加入碳酸钠发生CoC2O4+CO32-=CoCO3+C2O42-，分离出滤渣1为CoCO3，滤液1含草酸钠，滤渣1加盐酸溶解生成CoCl2，电解可得到Co，以此解答该题。

(1)LiCoO2中Li为+1价、O为-2价，则Co元素的化合价为+3价；

(2)“浸出”中生成CoC2O4的化学方程式为2LiCoO2+5H2C2O4=2LiHC2O4+2CoC2O4+4H2O+2CO2↑，若H2C2O4用量过大，CoC2O4与过量的H2C2O4反应转化成Co(HC2O4)2而溶解，导致CoC2O4的产率反而会降低；

(3)“转化”中加入Na2CO3溶液发生反应的离子方程式为CoC2O4(s)+CO32-(aq)CoCO3(s)+C2O42-(aq)，该反应进行的程度较大，用平衡常数K解释原因为K= = = = 4×105，反应正向进行的趋势很大；

(4)由“电解”装置图可知，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，氢离子移向a，阴极区氯离子移向a，电解后a室中的电解液可返回酸溶工序继续使用；

(5)某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为49%，将50吨该废料进行回收利用，电解得到钴5.9吨，则钴的回收率为=40%。