题目内容
【题目】废旧锂离子电池正极材料的主要成分为碳棒和,另含少量、杂质。某厂按如图流程对废旧锂离子电池的正极进行回收再生。回答有关问题:
已知:①草酸电离常数:,;草酸的酸式盐以及草酸锂均可溶。
②常温时,有关物质Ksp如下表(单位略):
(1)通入空气,800℃焙烧目的是___________________________。
(2)已知中、、化合价相同,则它们的化合价为_________。
(3)加入草酸加热时,、、元素部分转化为、、沉淀,而另一部分以草酸的酸式盐形式进入溶液。写出与草酸反应生成沉淀的化学方程式_________。
(4)焙烧后黑色粉的平均粒度(颗粒直径表示)与的浸出率关系如图所示,原因是___________。
(5)滤液1加调pH为4~5目的是_____________________。
(6)滤液2调时,溶液中___________。
【答案】除去正极材料中的碳 +3 粒度越大,表面积(比表面积)越小,反应物接触面积就越小,反应速率越慢,且反应不充分 使和转化为氢氧化物沉淀除去
【解析】
废旧锂离子电池正极材料的主要成分为碳棒和,另含少量、杂质,经800℃焙烧,将碳转化为二氧化碳;加入草酸加热时,、、元素部分转化为、、沉淀,而另一部分以草酸的酸式盐形式进入溶液;加入氢氧化钠调节pH除去三价铁,三价铝,再加碳酸钠沉淀Li+;最终焙烧,得可再生电池粉。
(1)经分析,通入空气,800℃焙烧目的是将正极材料中的碳转化为二氧化碳而除去,故答案为:除去正极材料中的碳;
(2) 中、、化合价相同,设为a,Li的化合价为+1,O为-2价,根据正负化合价的代数和为零,得 ,a=3,故答案为:+3;
(3) 与草酸反应生成、,同时Co的化合价从+3变为+2,C的化合价要升高,从+3变为+4,生成CO2,故答案为:;
(4)由图分析以及接触面积与化学反应速率的关系,可知,粒度越大,表面积(比表面积)越小,反应物接触面积就越小,反应速率越慢,且反应不充分,故答案为:粒度越大,表面积(比表面积)越小,反应物接触面积就越小,反应速率越慢,且反应不充分;
(5). 通过氢氧化铁的电离方程式和溶度积可算出Fe3+离子浓度为10-5mol/L时,OH-的浓度为2×10-11
(6) 溶液中,故答案为:。