Question

【题目】某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

（1）钴酸锂(LiCoO2)改写为氧化物形式为 。

（2）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。

①阴极的电极反应式为：LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O、 。阳极的电极反应式为 。

②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H2SO4)>0.4mol·L-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为 。

（2）电解完成后得到含Co2+的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式 。该过程中也可以用Na2S2O3代替H2O2，则反应的离子方程式为 。

②已知(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是 (填字母序号)。

A．c(NH4+)>c(C2O42-)>c(H+)>c(OH-)

B．c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)

C．c(NH4+)+c(NH3H2O )=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]

（4）已知所用锂离子电池的正极材料为xg，其中LiCoO2(M=98g·mol-1)的质量分数为a%，则回收后得到CoC2O42H2O(M=183g·mol-1)的质量不高于 g。

Answer 1

【答案】（1）Li2O·Co2O3

（2）①2H++2e-═H2↑；4OH--4e-═O2↑+2H2O②H+与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争，当c(H+)增大时，参与放电的H+增多(或有利于H+放电)，所以钴的浸出率下降；

（3）①2LiCoO2+H2O2+3H2SO4═Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4═4Li2SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11H2O②ac

（4）

【解析】

试题分析：（1）钴酸锂(LiCoO2)改写为氧化物形式为Li2O·Co2O3，故答案为：Li2O·Co2O3;

（2）①H + 也会在阴极放电，2H + + 2e-═H2↑；阴离子在阳极放电，4OH--4e-═O2↑ + 2H2O，故答案为：2H + + 2e-═H2↑；4OH--4e-═O2↑ + 2H2O；

②如图2所示．当c(H2SO4)＞0.4molL-1时，参与放电的H + 增多(或有利于H + 放电)，所以钴的浸出率下降，故答案为：H + 与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争，当c(H + )增大时，参与放电的H + 增多(或有利于H + 放电)，所以钴的浸出率下降；

（2）①“酸浸”过程中正极粉发生氧化还原反应，LiCoO2被还原生成Co2 + ，H2O2被氧化生成O2，方程式为2LiCoO2 + H2O2 + 3H2SO4═Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑ + 4H2O；用Na2S2O3代替H2O2，LiCoO2被还原生成Co2 + ，Na2S2O3被氧化生成Na2SO4，则反应的离子方程式为8LiCoO2 + Na2S2O3 + 11H2SO4═4Li2SO4 + 8CoSO4 + Na2SO4 + 11H2O，故答案为：2LiCoO2 + H2O2 + 3H2SO4═Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑ + 4H2O；8LiCoO2 + Na2S2O3 + 11H2SO4═4Li2SO4 + 8CoSO4 + Na2SO4 + 11H2O；

②(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，a．由离子浓度大小关系，知c (NH4 + )＞c(C2O42-)＞c (H + )＞c (OH-)，故a正确；b．由电荷守恒，可知c (H + ) + c (NH4 + )=c (OH-) + c(HC2O4-) + 2c(C2O42-)，故b错误；c．由物料守恒，可知c (NH4 + ) + c (NH3H2O)=2[c(C2O42-) + c(HC2O4-) + c(H2C2O4)]，故c正确；故答案为：ac；

（3）根据关系式：

LiCoO2～CoC2O42H2O

98 183

xa%g m

解之得m=，故答案为：。