题目内容
【题目】（14分）近年来，随着锂离子电池的广泛应用，废锂离子电池的回收处理至关重要。下面是利用废锂离子电池正极材料（有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等）回收钴、镍、锂的流程图。
已知：P204[二(2乙基己基)磷酸酯]常用于萃取锰，P507(2乙基己基膦酸2乙基己酯）和Cyanex272[二(2，4，4)三甲基戊基次磷酸]常用于萃取钴、镍。
回答下列问题：
（1）在硫酸存在的条件下，正极材料粉末中LiCoO2与H2O2反应能生成使带火星木条复燃的气体，请写出反应的化学方程式__________________________________。
（2）一些金属难溶氢氧化物的溶解度（用阳离子的饱和浓度表示）与pH的关系图如下：
加入NaOH溶液调pH=5可除去图中的________（填金属离子符号）杂质；写出除去金属离子的离子方程式________________________（一种即可）。
（3）已知P507萃取金属离子的原理为nHR(Org)+Mn+(aq)
MRn(Org)+nH+(aq)，且随着萃取过程中pH降低，萃取效率下降。萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理，皂化萃取剂萃取金属离子的反应为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)。对萃取剂进行皂化处理的原因为________________。
（4）控制水相pH=5.2，温度25℃，分别用P507、Cyanex272作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。
■—Co(Cyanex272)；●—Ni(Cyanex272)；▲—Co(P507)；▼—Ni(P507)
由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_________（填“增大”或“减小”）；两种萃取剂中___________（填“P507”或“Cyanex272”）的分离效果比较好，若选P507为萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为__________mol·L1；若选Cyanex272萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为___________mol·L1。
（5）室温下，用NaOH溶液调节钴萃余液的pH=12，搅拌一段时间后，静置，离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体，镍沉淀率可达99.62%。已知Ksp[Ni(OH)2]=5.25×1016，则沉镍母液中Ni2+的浓度为2.1×1011 mol·L1时，pH=______(lg5=0.7)。
【答案】2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2O Fe3+、Al3+ Fe3+ +3OHFe(OH)3或Al3+ +3OHAl(OH)3 维持萃取过程中pH恒定 增大 Cyanex272 0.25 0.4 11.7
【解析】
（1）LiCoO2与硫酸和H2O2反应生成能使带火星木条复燃的气体，说明LiCoO2在硫酸作用下把H2O2氧化成O2，+3价Co降低为+2价的Co2+，方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+O2↑+
2CoSO4+4H2O。
（2）由图可知，加入NaOH溶液调pH=5时，Fe3+、Al3+沉淀完全，所以去除Fe3+的离子方程式为Fe3++3OHFe(OH)3，去除Al3+的离子方程式为Al3++3OHAl(OH)3。
（3）nHR(Org)+Mn+(aq)
MRn(Org)+ nH+(aq)，会使溶液酸性增强，萃取效率下降，故用NaOH进行皂化处理后离子反应变为nNaR(Org)+Mn+(aq)MRn(Org)+nNa+(aq)，反应前后pH基本不变，根据题意可知，萃取效率不会降低。故萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理的目的是维持萃取过程中pH恒定。
（4）由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而呈增大趋势，萃取时“Cyanex272”比“P507”对钴、镍萃取率的差值大，Cyanex272分离效果好。选P507为萃取剂，浓度在0.25 mol·L1以后变化不大，所以0.25 mol·L1最好；选Cyanex272萃取剂，浓度在0.40 mol·L1以后变化不大，所以0.4 mol·L1最好。
（5）Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH)=5.25×1016，c2(OH)=
=2.5×105，c(OH)=5×103，pOH=3lg5=2.3，pH=14pOH=142.3=11.7。
