题目内容
【题目】(14分)某种废锂电池正极材料的主要成分是LiCoO2，含少量Al、Fe等，LiCoO2不溶于水。实验室回收废锂电池制备锂单质的流程如图所示：
（1）正极材料酸浸时发生主要反应的化学方程式为_______。某同学从环境保护的角度考虑上述做法不合理，理由是_______，于是提出可用酸化的双氧水代替盐酸，则反应的离子方程式为______。
（2）Li2CO3在高温焙烧时发生反应的化学方程式为______。
（3）固体C与焦炭的反应需在真空条件下进行的原因是_______。
（4）工业上采用熔融盐电解法制备金属锂，电解质为熔融的LiCl-KCl，采用石墨阳极和低碳钢阴极，则阴极的电极反应式为______。如果用LiCl的水溶液代替熔融的LiCl-KCl，则其后果是_____。
【答案】（1）2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+4H2O+Cl2↑(2分)；产生有毒气体氯气(2分)；2LiCoO2+ 6H++H2O2=2Li+2Co2++4H2O+O2↑(2分)；
（2）Li2CO3
Li2O+CO2↑(2分)；
（3）Li易与空气中的O2(和N2)反应(2分)；
（4）Li+e-=Li(2分)；得到LiOH而不是得到金属锂(2分)。
【解析】
试题分析：（1）根据题意可知在反应中，LiCoO2与盐酸发生的是氧化还原反应，LiCoO2中的Co元素化合价降低，获得电子，被还原；HCl中的Cl元素化合价升高，失去电子产生氯气。根据电子守恒及原子守恒，可得正极材料酸浸时发生主要反应的化学方程式为2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+4H2O+Cl2↑；由于该反应发生会产生有毒气体氯气，所以从环保角度分析该做法不妥当；若用酸化的双氧水代替盐酸，氧化产物是O2，不会造成环境污染，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒，可得该则反应的离子方程式为2LiCoO2+ 6H++H2O2=2Li+2Co2++4H2O+O2↑；（2） Li2CO3性质类似MgCO3，在高温焙烧时发生分解反应，产生Li2O和CO2，反应的化学方程式为Li2CO3Li2O+CO2↑；（3）Li是较活泼的金属，容易与空气中的空气中的O2(和N2)反应，导致不能发生上述反应产生单质锂；因此要在隔绝空气的条件下进行；（4）电解时，在阴极Li+获得电子变为单质Li；如果用LiCl的水溶液代替熔融的LiCl-KCl，其后果是得到LiOH而不是得到金属锂，不能达到预期的电解目的。
