Question

【题目】目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛，从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题，某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。

已知：①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；

②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示：

T/℃	20	40	60	80
S(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

（1）钴酸锂（LiCoO2）中钴元素的化合价是_______________。

（2）上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_________________。

（3）滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。

（4）为了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全）加入氨水调节pH的最小值是____________（保留一位小数）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=0.52}

（5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是_________。

（6）为得到高纯度的Li2CO3，需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示：

①电解时阳极的电解反应式为_____________________。

②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为__________。

Answer 1

【答案】+3 4H++CoO2=== 2H2O+Co3+ 将Co3+氧化为Co2+ 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失 2Cl--e-===Cl2↑ 2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O

【解析】

（1）钴酸锂（LiCoO2）中锂的化合价为+1、氧为-2价，根据化合物化合价代数和为0可知，钴元素的化合价是+3价；（2）根据流程可知，废旧电池燃烧除去碳及有机物后利用硫酸浸泡得到的滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；故将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为4H++CoO2=== 2H2O+Co3+；（3）滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；亚硫酸钠具有还原性，能将Co3+氧化为Co2+；NaClO3具有氧化性，能将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+；（4）依据已知的Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，可以求得Al3+和Fe3+完全以氢氧化物沉淀时（即金属离子浓度小于10-5mol·L-1时）的pH分别为：4.5和3.4；，加入氨水调节pH的最小值是4.5；（5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失；（6）①电解LiCl溶液时阳极氯离子失电子产生氯气，电解反应式为2Cl--e-=Cl2↑；②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O。