Question

【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___________。

Answer 1

【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2×10-11mol/L，再通过水的电离平衡常数和pH求出c(OH-)=2×10-11mol/L时，H+的浓度为5×10-4mol/L，所以pH为-lg(5×10-4)=3.3时，同理，Al3+沉淀完全pH约为3，故答案为：使和转化为氢氧化物沉淀除去；

(6) 溶液中，故答案为：。