题目内容
【题目】离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某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(部分条件末给出)。
(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)采用H2SO4和H2O2的混合液进行“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LixCoO2之同的转化，写出放电时电池反应方程式_________.
【答案】+3 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4
Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O 有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离 CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C
【解析】
（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-；
（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4；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，且引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离；
（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；
（5）充放电过程中，Li1-xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C。
（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，故答案为：+3；
（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）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+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，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，且引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离，故答案为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；有氯气生成，污染较大，引入氯离子杂质，在后续步骤中难以分离；
（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，故答案为：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；
（5）充放电过程中，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，故答案为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。
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