Question

【题目】废旧锂离子电池的回收利用的意义重大，其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质，回收利用的流程如下：

已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+，还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。

（1）步骤①中铝溶解的离子方程式为_________________，固体X的成分是_________。

（2）步骤②中LiCoO2固体溶解的化学方程式为_______________ ，该反应的还原剂是_______。

（3）母液中含量最大的三种离子是_________。

（4） (NH4)2C2O4是一种化学实验室常用的试剂，预测其溶解性___________(填“可溶于水”或“不溶于水”)。一定温度下，(NH4)2C2O4固体可分解出NH3和CO等物质，思考其它的产物并写出其分解的化学方程式__________________。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH-+2H2O=2A1O2-+3H2↑ Al(OH)3 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O H2O2 NH4+、Li+、 SO42 可溶于水 (NH4)2C2O4= 2NH3↑+CO↑+CO2↑+H2O

【解析】试题分析：正极废料中含有LiCoO2和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液含有偏铝酸钠，在浸出液中加入稀硫酸生成氢氧化铝，灼烧、电解可得到铝，滤渣为LiCoO2，将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，反应的离子方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由题给信息可知A溶液主要的金属离子是Co2+、Li+，还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+，阴离子是SO42-；经除杂后加入草酸铵，可得到CoC2O4固体，母液中含有Li+、NH4+ 、SO42-，加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体。（4）铵盐易溶于水；(NH4)2C2O4固体可分解出NH3和CO，碳元素化合价由+3降低为+2，根据得失电子守恒守恒，应该有碳元素化合价由+3升高为+4；

解析：根据以上分析，（1）铝能与氢氧化钠反应生成AlO2-的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，AlO2-与适量稀硫酸反应，可生成Al(OH)3沉淀；

（2）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，根据得失电子守恒，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O， H2O2中 O元素化合价升高，H2O2为还原剂；

（3）浸出渣加入硫酸、双氧水得到“溶液A”， “溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+，阴离子是SO42-；加入草酸铵生成CoC2O4固体，提纯后，母液中含有Li+、NH4+、SO42-等离子；（4）铵盐易溶于水，所以(NH4)2C2O4可溶于水；(NH4)2C2O4固体可分解出NH3和CO，碳元素化合价由+3降低为+2，根据得失电子守恒守恒，应该有碳元素化合价由+3升高为+4，生成二氧化碳，反应方程式为(NH4)2C2O4= 2NH3↑+CO↑+CO2↑+H2O。