题目内容
【题目】某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、石墨和铝箔等，该电池充电时负极(阴极)反应为6C+xLi++xe- = LixC6，锂电池充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化。现利用以下工艺回收正极材料中的某些金属资源。
回答下列问题：
(1)放电时电池总反应方程式_______________；该工艺首先将废旧电池“放电处理”的目的除安全外还有_______________。
(2)写出“正极碱浸”过程中发生反应的离子方程式_______________。
(3) 分离操作1是_______________；“酸浸”步骤发生的氧化还原反应化学方程式是_______________。
(4)“酸浸”时若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，缺点是_______________。
(5)“沉钴”过程中的实验现象有_______________。
【答案】Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C Li+从负极中脱出进入正极材料中，提高锂的回收率 2Al + 2OH－+2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑ 萃取、分液 2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O 有氯气生成，污染较大 产生(无色无味的)气体、产生沉淀(或溶液变浑浊)
【解析】
废旧锂离子电池放电拆解处理后，正极用氢氧化钠溶液，碱溶过滤得到的滤液，调节溶液pH，过滤得到氢氧化铝沉淀；滤渣加入硫酸，过氧化氢调节溶液pH过滤，得到的滤液中加入萃取剂萃取分液得到的水层为硫酸锂，有机层通过反萃取得到的水层为硫酸钴溶液，加入碳酸氢铵溶液，沉淀钴离子，得到碳酸钴固体，据此分析解答。
(1) 该电池充电时负极(阴极)反应为6C+xLi++xe- = LixC6，说明放电时负极反应式为LixC6-xe-=6C+xLi+，充放电过程中发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，则放电过程中，Li1-xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C，该工艺首先将废旧电池“放电处理”的目的除安全外，通过放电，将Li+从负极中脱出进入正极材料中，提高锂的回收率，故答案为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C；Li+从负极中脱出进入正极材料中，提高锂的回收率；
(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↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
(3) 分离操作1是用有机溶剂萃取分离出硫酸锂溶液，因此操作1是萃取、分液；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+H2O2+3H2SO4 =Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，故答案为：萃取、分液；2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2==Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O；
(4)由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成，污染环境，因此不能用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，故答案为：有氯气生成，污染较大；
(5)“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，实验现象为：产生无色无味的气体和沉淀，故答案为：产生气体和沉淀。
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下列关于该流程中各步骤的说法中，错误的是（ ）
选项 | 步骤 | 采用装置 | 主要仪器 |
A | ① | 过滤装置 | 漏斗 |
B | ② | 分液装置 | 分液漏斗 |
C | ③ | 蒸发装置 | 坩埚 |
D | ④ | 蒸馏装置 | 蒸馏烧瓶 |
A. A B. B C. C D. D
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p2和195 ℃时n(H2)
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8 | 5 | 4 | 4 |
A.p2和195 ℃时，0～3 min，反应速率v(CH3OH)＝
mol·L－1·min－1
B.p1＜p2，ΔH＞0
C.195 ℃、p2时，在B点：v正＞v逆
D.在p2和195 ℃时，该反应的平衡常数为25
