[题目]某科研小组采用如下方案拆解废钴酸锂电池并从拆解的正极片中回收锂和钴.主要的实验流程如下:已知:①正极片中主要含LiCoO2(难溶于水)以及少量乙炔炭黑及铝箔等,负极为石墨.充电时Li+嵌入石墨电极.②P2O4为磷酸二异辛酯.密度为0.973g.cm-3.③3HBrO+CO(NH2)2=3HBr+N2↑+2H2O+CO2↑.(1)“放电处理时.有� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】某科研小组采用如下方案拆解废钴酸锂电池并从拆解的正极片中回收锂和钴，主要的实验流程如下：

已知：①正极片中主要含LiCoO2(难溶于水)以及少量乙炔炭黑及铝箔等；负极为石墨，充电时Li+嵌入石墨电极。

②P2O4为磷酸二异辛酯，密度为0.973g.cm-3。

③3HBrO+CO(NH2)2=3HBr+N2↑+2H2O+CO2↑。

(1)“放电处理”时，有关说法正确的是__________(填标号)。

A．有利于锂的回收，提高锂的回收率

B．处理的主要目的是回收残余的电能

C．处理过程中产生的气体只有O2

D．可防止在电池拆解过程中，发生短路引起火灾、爆炸事故等安全问题

(2)“还原浸取”时，发生反应的离子方程式为_____________(S2O32-被氧化为SO42-)。

(3)“除铁、铝”时，应调整溶液的pH范围为___________(下表列出了相关金属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1.0mol·L-1计算)。

(4)“萃取”与“反萃取”时，静置后(如图所示)，获得有机相的操作方法是__________；“反萃取”试剂X适宜是___________(填“H2SO4”或“NaOH”)溶液。

(5)设计以流程中产品Li2CO3为原料，制取LiBr·H2O的实验方案：向烧杯中加入适量冷水，______________，干燥得LiBr·H2O[实验中必须使用的试剂：饱和溴水、尿素及活性炭]。

【答案】AD 8LiCoO2 + S2O32－+22H+ = 8Li++8Co2++2SO42－+11H2O 5.0≤pH＜7.8 打开旋塞，使下层水相放出，然后关闭旋塞，将上层有机相从上口倒出 H2SO4 在搅拌下加入Li2CO3和尿素至完全溶解，逐滴加入饱和溴水，直到溶液中不再产生气泡，加入活性炭脱色，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、水洗

【解析】

处理钴酸锂电池时，先进行放电处理，让镶嵌在负极石墨中的Li＋回到正极，提高Li的回收率。放电完成后，拆解正极板，加入H2SO4、Na2S2O3发生氧化还原，LiCoO2中的Co的化合价由＋3价还原成＋2价的Co，通过调节pH，除去溶液中的Fe3＋、Al3＋，再用有机物萃取，分离Li和Co。

(1)A．根据已知①，负极为石墨，充电时Li＋嵌入石墨电极，放电时，Li＋从石墨电极中脱离，进入到正极中，有利于提高锂的回收率，A正确；

B．废电池，提供的电压或电流不稳定，剩余的电能很少，不能稳定的供能，因此放电处理的主要目的不是回收残余的电能，B错误；

C．电解饱和食盐水，生成的气体为Cl2和H2，而不是O2，C错误；

D．电池完全放电后，可以防止电池拆解过程中可能发生的安全事故，D正确；

答案选AD；

(2)根据流程，LiCoO2中的Co的化合价为＋3，而回收物CoCO3中Co的化合价为＋2，因此在还原浸取中，Co的化合价降低，S2O32－中S的化合价升高，根据得失电子守恒和原子守恒，可得离子方程式为8LiCoO2＋S2O32－+22H＋=8Li＋+8Co2＋+2SO42－+11H2O；

(3)除去Fe、Al，则Fe3＋、Al3＋要完全沉淀，Fe3＋的完全沉淀的pH为3.2，Al3＋完全沉淀的pH为5.0，因此pH应大于5.0，但是当pH大于7.8时，Al(OH)3开始溶解，因此pH应小于7.8，因此pH的范围为5.0≤pH＜7.8；

(4)萃取剂的密度小于水，萃取操作后在上层，上层溶液应从上口倒出，操作方法是打开旋塞，使下层水相放出，然后关闭旋塞，将上层有机相从上口倒出；从反萃取中可以回收萃取剂，但是萃取剂是酯类，酯在碱性环境下会水解，会回收不到萃取剂，因此试剂X适宜的是H2SO4；

(5)溴在水溶液中发生反应Br2＋H2OHBr＋HBrO，但反应的溴较少，生成HBr较少，造成原料的利用率低，根据已知③HBrO可以与尿素反应，使得溴与水的反应正向移动，生成较多的HBr，HBr再与Li2CO3反应生成LiBr。活性炭可用于吸附没有反应的Br2，脱色，因此实验方案为向烧杯中加入适量冷水，在搅拌下加入Li2CO3和尿素至完全溶解，逐滴加入饱和溴水，直到溶液中不再产生气泡，加入活性炭脱色，过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、水洗、干燥得LiBr·H2O。