题目内容

【题目】有研究预测,到2030年,全球报废的电池将达到1100万吨以上。而目前废旧电池的回收率却很低。为了提高金属资源的利用率,减少环境污染,应该大力倡导回收处理废旧电池。下面是一种从废电池正极材料(含铝箔、LiCoO2Fe2O3及少量不溶于酸碱的导电剂)中回收各种金属的工艺流程:

资料:1.黄钠铁矾晶体颗粒粗大,沉淀速度快,易于过滤。

2.钴酸锂难溶于水、碳酸锂的溶解度随温度升高而降低。

回答下列问题:

(1)为了提高碱溶效率可以____。(任答两种)

(2)从经济效益的角度考虑,为处理碱溶后所得滤液,可向其中通入过量CO2,请写出所发生反应的化学反应方程式__

(3) “酸浸时有无色气体产生,写出发生反应的离子方程式__

(4) “沉铁时采用的黄钠铁矾法与传统的通过调整溶液pH氢氧化物沉淀法相比,金属离子的损失少,请分析并说明原因:___

(5) “沉锂后得到碳酸锂固体的实验操作为__

(6)已知黄钠铁矾的化学式为NaxFey(SO4)m(OH)n。为测定黄钠铁矾的组成,进行了如下实验:①称取4.850g样品,加盐酸完全溶解后,配成100.00mL溶液;②量取25.00mL溶液,加入足量的KI,用0.2500molL-1Na2S2O3溶液进行滴定(反应2Fe32I-=2Fe2I2I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6),消耗30.00mLNa2S2O3溶液至终点。③另取25.00mL溶液,加足量BaCl2溶液充分反应后,过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g

Na2S2O3溶液进行滴定时,使用的指示剂为__;计算出黄钠铁矾的化学式__

【答案】将正极材料粉碎 搅拌、适当升高温度等(任答两种) Na[Al(OH)4]+CO2==Al(OH)3+NaHCO3(或其他合理答案) 2LiCoO2+6H++H2O2==2Li++2Co2++O2+4H2O 调节pHFe3+会形成Fe(OH)3胶体,吸附溶液中的金属阳离子 趁热过滤 淀粉溶液 NaFe3(SO4)2(OH)6

【解析】

正极材料(含铝箔、LiCoO2Fe2O3及少量不溶于酸碱的导电剂)加入NaOH碱溶后,铝箔溶解成为滤液,此时滤渣为LiCoO2Fe2O3及少量不溶于酸碱的导电剂;加入H2SO4H2O2酸浸后,LiCoO2Fe2O3溶解生成Li+Co2+(酸溶时生成的Co3+H2O2还原为Co2+),不溶于酸碱的导电剂成为滤渣;加入Na2SO4后,Fe3+转化为黄钠铁矾沉淀;加入草酸铵饱和溶液后,Co2+转化为CoC2O4沉淀;溶液浓缩后,加入纯碱,Li+转化为Li2CO3沉淀。

(1)为了提高碱溶效率,可以通过增大接触面积、升高温度等操作实现,具体操作为将正极材料粉碎,搅拌、适当升高温度等(任答两种)。答案为:将正极材料粉碎;搅拌、适当升高温度等(任答两种)

(2)为处理碱溶后所得滤液中含有的Na[Al(OH)4],向其中通入过量CO2,生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3,发生反应的化学反应方程式为Na[Al(OH)4]+CO2==Al(OH)3+NaHCO3。答案为:Na[Al(OH)4]+CO2==Al(OH)3+NaHCO3(或其他合理答案)

(3) “酸浸时,LiCoO2溶解生成Li+Co2+(酸溶时生成的Co3+H2O2还原为Co2+),同时生成O2,发生反应的离子方程式为2LiCoO2+6H++H2O2==2Li++2Co2++O2+4H2O。答案为:2LiCoO2+6H++H2O2==2Li++2Co2++O2+4H2O

(4) “沉铁时采用的黄钠铁矾法与传统的通过调整溶液pH氢氧化物沉淀法相比,后者生成的Fe(OH)3胶体具有吸附作用,能吸附溶液中的金属离子,从而造成离子损失,原因是:调节pHFe3+会形成Fe(OH)3胶体,吸附溶液中的金属阳离子。答案为:调节pHFe3+会形成Fe(OH)3胶体,吸附溶液中的金属阳离子;

(5)信息显示,碳酸锂的溶解度随温度升高而降低,由此得出沉锂后得到碳酸锂固体的实验操作为趁热过滤。答案为:趁热过滤;

(6)在配成的100.00mL溶液中,依据关系式2Fe3+——I2——2 Na2S2O3可求出n(Fe3+)=0.2500molL-1×0.030L×4=0.03moln(SO42-)==0.02mol,则

23n(Na+)+17n(OH-)+0.03×56+0.02×96=4.85(质量守恒)

0.03×3+ n(Na+)=0.02×2+ n(OH-) (电荷守恒)

从而求出n(Na+)=0.01moln(OH-)=0.06moln(Na+):n(Fe3+):n(SO42-):n(OH-)=1:3:2:6,用Na2S2O3溶液进行滴定时,使用的指示剂为淀粉溶液;根据上面计算出的比值,可确定黄钠铁矾的化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6。答案为:淀粉溶液;NaFe3(SO4)2(OH)6

练习册系列答案
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