题目内容
锂离子电池的应用广泛，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）和铝箔等．现欲利用以下步骤回收正极材料中的某些金属资源．
①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤；
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CoSO4和Li2SO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小．
（1）写出步骤①中反应方程式 ；
（2）写出步骤②中得到的白色沉淀是 ；
（3）步骤③发生的反应中氧化剂是 ，氧化产物是 ；
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是 ；
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是 ；
（6）由以上步骤可知，CoSO4和Li2SO4中易溶于有机溶剂的是 ，第⑤步操作名称为 ．
①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤；
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CoSO4和Li2SO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小．
（1）写出步骤①中反应方程式
（2）写出步骤②中得到的白色沉淀是
（3）步骤③发生的反应中氧化剂是
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是
（6）由以上步骤可知，CoSO4和Li2SO4中易溶于有机溶剂的是
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：电化学专题
分析：①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤，正极材料中Al和NaOH溶液反应，方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑然后过滤，滤液中含有NaAlO2和NaOH、滤渣中含有LiCoO2；
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氢氧化铝，反应方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，该混合物中还存在双氧水的分解反应；如果将稀硫酸换为稀盐酸，盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CuSO4和LiSO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小，说明CoSO4在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度．
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氢氧化铝，反应方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，该混合物中还存在双氧水的分解反应；如果将稀硫酸换为稀盐酸，盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CuSO4和LiSO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小，说明CoSO4在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度．
解答：
解：①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤，正极材料中Al和NaOH溶液反应，方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，然后过滤，滤液中含有NaAlO2和NaOH、滤渣中含有LiCoO2；
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氢氧化铝，反应方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，该混合物中还存在双氧水的分解反应；如果将稀硫酸换为稀盐酸，盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CuSO4和LiSO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小，说明CoSO4在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度．
（1）通过以上分析知，步骤①中反应方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（2）通过以上分析知，步骤②中得到的白色沉淀是Al（OH）3，故答案为：Al（OH）3；
（3）步骤③发生的反应为2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，所以氧化剂是LiCoO2，氧化产物是O2，
故答案为：LiCoO2；O2；
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气，氯气有毒污染空气，故答案为：氯气有毒污染空气；
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是2H2O2
2H2O+O2↑，故答案为：2H2O2
2H2O+O2↑；
（6）通过以上分析知，CoSO4和Li2SO4中易溶于有机溶剂的是CoSO4，第⑤步操作名称为萃取，
故答案为：CoSO4；萃取．
②向①所得滤液中通入过量CO2气体得到白色沉淀，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氢氧化铝，反应方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H2O2，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，该混合物中还存在双氧水的分解反应；如果将稀硫酸换为稀盐酸，盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CuSO4和LiSO4；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO4含量大大减小，说明CoSO4在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度．
（1）通过以上分析知，步骤①中反应方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（2）通过以上分析知，步骤②中得到的白色沉淀是Al（OH）3，故答案为：Al（OH）3；
（3）步骤③发生的反应为2LiCoO2 +3H2SO4+H2O2=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，所以氧化剂是LiCoO2，氧化产物是O2，
故答案为：LiCoO2；O2；
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是盐酸具有还原性，能被LiCoO2 氧化生成氯气，氯气有毒污染空气，故答案为：氯气有毒污染空气；
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是2H2O2
| ||
| ||
（6）通过以上分析知，CoSO4和Li2SO4中易溶于有机溶剂的是CoSO4，第⑤步操作名称为萃取，
故答案为：CoSO4；萃取．
点评：本题考查物质的分离和提纯，侧重考查分析、推断、实验操作能力，明确实验原理是解本题关键，知道元素化合物性质，知道每一步的目的及发生的反应、分离方法，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
下列叙述正确的是（ ）
| A、用pH试纸测定溶液的pH，应先将pH试纸湿润 |
| B、强酸溶液的导电性一定比弱酸溶液的导电性强 |
| C、SO2溶于水后，水溶液可导电，所以SO2是电解质 |
| D、离子化合物一定是强电解质 |
下列关于同分异构体判断正确的是（ ）
A、分子式为C8H10的芳香烃有3个，分别为 、 和  |
| B、分子式为C2H6O的同分异构体有两个，分别是 H3C-O-CH3 和 CH3CH2OH |
| C、分子式为C4H8的烯烃同分异构体有2个，分别为CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3 |
D、 和 是两种不同的物质 |
，工业合成路线如下：
一溴乙烷为无色液体，熔点-119.1℃，沸点38.4℃，常用于汽油的乙基化、冷冻剂和麻醉剂．制备一溴乙烷的反应原理为：NaBr+H2SO4═HBr↑+NaHSO4，CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O．实验室可用如图装置制备一溴乙烷
下列除去杂质的方法正确的是（ ）
| A、除去N2中的少量O2：通过灼热的CuO粉末，收集气体 |
| B、除去FeCl2溶液中的少量FeCl3：加入足量铁屑，充分反应后，过滤 |
| C、除去CO2中的少量HCl：通入Na2CO3溶液，收集气体 |
| D、除去KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量NaOH溶液，过滤 |