Question

19．2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的．因此锂离子电池回收具有重要意义，其中需要重点回收的是正极材料，其主要成分为钴酸锂（LiCoO₂）、导电乙炔黑（一种炭黑）、铝箔以及有机粘接剂．某回收工艺流程如下：

（1）上述工艺回收到的产物有Al（OH）₃．CoSO₄．Li₂CO₃．
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂，为了安全对拆解环境的要求是隔绝空气和水分．
（3）碱浸后的滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH较难操作，可改用通入足量的CO₂气体，离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-
（4）酸浸时如果用盐酸代替H₂SO₄和H₂O₂的混合液也能达到溶解的目的，但不利之处是有氯气生成，污染较大，化学方程式为2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
（5）生成Li₂CO₃的化学反应方程式为Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓．已知Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应该趁热．

Answer 1

分析 铝钴膜废料中含有LiCo0₂和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo0₂；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；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，通过操作分别分离出Li₂SO₄、CoSO₄，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）根据工艺流程的最终产物可判断回收到的产物，应为Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）从金属锂的化学性质分析，锂为活泼金属；
（3）二氧化碳与偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀，且不需要调节溶液的pH；
（4）根据所加入的反应物以及生成物结合质量守恒定律来书写化学方程式；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；
（5）根据质量守恒定律来书写化学方程式，Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤．

解答 解：铝钴膜废料中含有LiCo0₂和铝箔，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCo0₂；通过调节滤液的pH，将偏铝酸钠转化成氢氧化铝沉淀；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，通过操作分别分离出Li₂SO₄、CoSO₄，通过浓缩、加入饱和碳酸钠溶液后过滤，最后得到碳酸锂固体，
（1）工艺流程的最终产物为：Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃，
故答案为：Al（OH）₃．CoSO₄．Li₂CO₃；
（2）金属锂性质活泼，易与氧气、水发生反应，应隔绝空气和水分，
故答案为：隔绝空气和水分；
（3）偏铝酸根离子与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，可以通入足量的CO₂气体，不需要调节溶液的pH，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-，
故答案为：通入足量的CO₂气体； AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-；
（4）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，反应的离子方程式为：2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：有氯气生成，污染较大；2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
（5））碳酸锂难溶，生成Li₂CO₃的化学反应属于复分解反应，方程式为：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；
Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度的升高而减小，应趁热过滤，
故答案为：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；趁热．

点评 本题考查物质的分离与提纯方法的综合应用及物质的制备方案的设计，题目难度中等，涉及金属的回收、环境保护、氧化还原反应、物质的分离提纯和除杂等知识，题目较为综合，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息．