题目内容
【题目】可通过下列流程回收废旧锂离子电池正极材料(LiCoO2，含少量Al、Fe)中的钴和锂。
回答下列问题：
(1)“酸溶、还原”过程中S2O32-转化为SO42-，LiCoO2参与反应的离子方程式为____________________________________。
(2)“废渣”的主要成分为___________________。
(3)“沉钴”过程中，当溶液的pH=10时，c(Co2+)=______mol· L-1(已知常温下KSP[Co(OH)2]=1.58×10-15)。
(4)在空气中加热Co(OH)2，固体残留率随温度的变化如图所示。
290℃时，完全脱水变为Co2O3，反应的化学方程式为_______________；500℃时的主要产物为_____________(填化学式)；将1000℃时的分解产物1mol与2.2mol Na2O(稍过量)在充氩封闭管中共热，会生成鲜红色的晶体，该晶体的阴离子为正三角形结构，晶体的化学式为__________________。
(5)“滤液X”中最主要的溶质是_______________(填化学式)。
【答案】S2O32-+8LiCoO2+22H+=2SO42-+8Li++8Co2++11H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 1.58×10-7 4Co(OH)2+O2
2Co2O3+4H2O Co3O4 Na4CoO3 Na2SO4
【解析】
电池正极材料主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等，加入稀H2SO4溶解后铁、铝溶解生成硫酸亚铁、硫酸铝，加入Na2S2O3，S2O32-被氧化成SO42-，生成的溶液中含有硫酸锂、硫酸钴、硫酸钠，加入氢氧化钠溶液并通入空气氧化亚铁离子为铁离子，形成氢氧化铁沉淀、氢氧化铝沉淀，滤液中继续加入氢氧化钠调节溶液pH，沉淀钴，过滤得到氢氧化钴，滤液中加入碳酸钠调节溶液pH，沉淀锂离子形成碳酸锂，得到滤液X的主要溶质为硫酸钠。
（1）正极材料含有LiCoO2及少量Al、Fe等，加入稀H2SO4、Na2S2O3，S2O32-被氧化成SO42-，具有还原性，正极材料中只有LiCoO2具有氧化性，与Na2S2O3反应生成CoSO4，反应化学方程式为：8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，其离子反应方程式为：S2O32-+8LiCoO2+22H+=2SO42-+8Li++8Co2++11H2O，故答案为：S2O32-+8LiCoO2+22H+=2SO42-+8Li++8Co2++11H2O；
（2）加入氢氧化钠溶液并通入空气氧化亚铁离子为铁离子，并形成氢氧化铁、氢氧化铝的沉淀，所以“废渣”的主要成分为：Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为：Al(OH)3、Fe(OH)3；
（3）当溶液的pH=10时，溶液中c（H+）=10-10mol/L，c（OH-）=10-4mol/L，则Ksp[Co(OH)2]=c（Co2+）×c2（OH-）=1.58×10-15，c（Co2+）=1.58×10-7mol·L-1，故答案为：1.58×10-7；
（4）根据质量守恒定律，在变化过程中，Co的质量没有变，假设原始固体质量为100g，则n（Co）=
mol，m（Co）=59×g；在1000℃时，固体质量不再变化，说明Co（OH）2完全分解，n（Co）：n（O）=：[（80.65-59×）÷16]=1：1，剩余固体成分CoO；在500℃，n（Co）：n（O）=：[（86.38-59×
）÷16]=3：4，化学式为Co3O4；在290℃，n（Co）：n（O）=：[（89.25-59×）÷16]=2：3，化学式为Co2O3；290℃时，Co(OH)2完全脱水变为Co2O3，反应的化学方程式为4Co(OH)2+O22Co2O3+4H2O ，500℃时的主要产物为：Co3O4；将1000℃时的分解产物为：CoO，1molCoO与2.2mol Na2O在充氩封闭管中共热，会生成鲜红色的晶体，阴离子为正三角形结构，则阴离子为：CoO34-，其晶体的化学式为：Na4CoO3，故答案为：4Co(OH)2+O22Co2O3+4H2O；
Co3O4；Na4CoO3；
（5）根据上述分析得到的“滤液X”中最主要的溶质是：Na2SO4，故答案为：Na2SO4。
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【题目】某研究小组同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”的化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设：
a．只含有FeSO4
b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3
c．只含有Fe2(SO4)3
将化肥固体粉末溶于水中得到溶液(记为X)，进行如下实验：
实验序号 | 操作 | 现象 |
ⅰ | 取2 mL溶液X，加入1 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液 | 产生红褐色沉淀 |
ⅱ | 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN | 溶液显红色 |
（1）请用文字表述做出假设b的依据是__________________________。
（2）对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀、变为灰绿色、最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式或离子方程式表达)_____、_____。
（3）由实验ⅱ得出的结论是____________。结合实验ⅰ、ⅱ，推测实验ⅰ实际现象与预期现象不符的原因可能是_____________________________。为进一步验证假设，小组同学进行了以下实验：
实验序号 | 操作 | 现象 |
ⅲ | 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN，再加入1 mL水 | 溶液显红色 |
ⅳ | 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN，再加入1 mL氯水 | 溶液显红色，颜色比ⅲ深 |
（4）实验ⅳ中氯水参加反应的离子方程式是_______________________。
（5）通过以上实验，可得到的结论是_____________________________，请完整表达该结论是如何得出的_______________________________。