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【题目】2019年诺贝尔化学奖授予美国和日本的三位科学家,以表彰他们在锂离子电池领域的贡献。某种锂离子电池的工作原理如图所示,工作原理为:LiCoO2C6Li1xCoO2LixC6

1)该锂离子电池工作时A____极,B的电极反应式为____

2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO2及少量AlFe等)可通过实验方法回收钴、锂,实现废旧电池的资源化。

下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(“开始沉淀”的pH按金属离子浓度为0.1mol·L1,“沉淀完全”是指溶液中离子浓度低于1.0×105 mol·L1):

Al3

Fe3

Fe2

Co2

开始沉淀的pH

4.0

2.7

7.6

7.0

沉淀完全的pH

5.2

3.7

9.6

①在上述溶解过程中,S2O32-被氧化成SO42-LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为____

②除杂过程中,通空气将Fe2+氧化为Fe3+的目的是____

③沉钴过程中,须调节溶液的pH不低于____

【答案】 LixC6 xe6C + xLi+ 8LiCoO2 + Na2S2O3 +11H2SO44Li2SO4 + 8CoSO4 + Na2SO4 + 11H2O 确保在pH=56时将铁元素除尽,且不使Co2+沉淀 9.0

【解析】

1)根据锂离子移动方向判断正负电极;

2)①在上述溶解过程中,S2O32-LiCoO2氧化成SO42-LiCoO2被还原成Co2

Fe2+56时不能生成氢氧化物沉淀,Fe3+56时完水解成氢氧化铁沉淀;

③根据Co2开始沉淀的pH计算Co(OH)2Ksp,再根据“沉淀完全”时Co2离子浓度低于1.0×105 mol·L1计算氢氧根离子浓度,进而计算pH

1)原电池中,阳离子移向正极,根据图示,Li+移向A电极,所以A是正极、B是负极,原电池负极失电子发生氧化反应,B的电极反应式为LixC6 xe6C + xLi+

2)①在上述溶解过程中,S2O32-LiCoO2氧化成SO42-LiCoO2被还原成Co2,根据得失电子守恒配平方程式为8LiCoO2 + Na2S2O3 +11H2SO44Li2SO4 + 8CoSO4 + Na2SO4 + 11H2O

Fe2+56时不能生成氢氧化物沉淀,Fe3+56时完水解成氢氧化铁沉淀,通空气将Fe2+氧化为Fe3+的目的是确保在pH=56时将铁元素除尽,且不使Co2+沉淀;

Co2开始沉淀的pH7,则KspCo(OH)2]=,“沉淀完全”时Co2离子浓度低于1.0×105 mol·L1,所以pH不低于9

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