题目内容
【题目】锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是 。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。
【答案】(1)+3
(2)2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)- 4 + 3H2↑
(3)2LiCoO2+ 3H2SO4 + H2O2Li2SO4+ 2CoSO4+ O2↑+ 4H2O
2H2O22H2O + O2↑ ;有氯气生成,污染较大。
(4)CoSO4+ 2NH4HCO3= CoCO3↓+ (NH4)2SO4+CO2↑+ H2O
(5) Li1-xCoO2+ LixC6= LiCoO2+ 6C
(6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中
Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
【解析】试题分析:(1)根据化合物中,化合价的代数和为0知,LiCoO2中,Co元素的化合价为+3价。
(2)正极中含有铝,铝易溶于强碱溶液生成AlO2-,反应的离子方程式为2Al + 2OH- + 2H2O=2AlO2-+ 3H2↑。
(3)酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反应方程式为:2LiCoO2+ 3H2SO4 + H2O2Li2SO4+ 2CoSO4+ O2↑+ 4H2O,由题中信息知LiCoO2具有强氧化性,加入过氧化氢发生的反应为:2H2O2
2H2O + O2↑。
(4)“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水,反应方程式为CoSO4+ 2NH4HCO3=CoCO3↓+ (NH4)2SO4+CO2↑+ H2O。
(5)充放电过程中,LiCoO2和Li1-xCoO2发生氧化还原反应生成LiCoO2和C,反应方程式为Li1-xCoO2+ LixC6=LiCoO2+ 6C。
(6)放电时,负极上生成锂离子,锂离子向正极移动并进入正极材料中,所以“放电处理”有利于锂在正极的回收,根据流程图知,可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】一定条件下,碳素钢腐蚀与表面水膜pH的关系如下:
pH | 2 | 4 | 6 | 6.5 | 8 | 13.5 | 14 |
腐蚀快慢 | 较快 | 慢 | 较快 | ||||
主要产物 | Fe2+ | Fe3O4 | Fe2O3 | FeO |
下列说法不正确的是
A. 在pH<4的溶液中,主要发生析氢腐蚀
B. 在pH>6的溶液中,主要发生吸氧腐蚀
C. 在pH>14的溶液中,正极反应为O2+4OH-+4e-===2H2O
D. 在煮沸除氧气后的碱性溶液中,腐蚀速率会减慢
【题目】沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域有着许多应用。
(1)除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子,可向溶液中加入Cu(OH)2,调节溶液的PH,铁离子就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。
已知:常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小等于1×10-5molL-1时就认为沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0molL-1,通过计算确定应调节溶液的pH范围是______。(已知lg5=0.7)
(2)为了研究沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学查阅资料并设计如下实验。
资料:AgSCN是白色沉淀,相同温度下,溶解度AgSCN>AgI
操作步骤 | 现象 |
步骤1:向2 mL 0.005 mol·L-1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L-1 KSCN溶液,静置 | 出现白色沉淀 |
步骤2:取1 mL上层清液于试管中,滴加1滴2 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液 | 溶液变为红色 |
步骤3:向步骤2的溶液中继续加入5滴3 mol·L-1 AgNO3溶液 | 现象a,溶液红色变浅 |
步骤4:向步骤1余下的浊液中加入5滴3 mol·L-1 KI溶液 | 出现黄色沉淀 |
①写出步骤2中溶液变为红色的离子方程式:____________________。
②步骤3中现象a是____________________________。
③用化学平衡原理解释步骤4中的实验现象:_________________________________。