题目内容

【题目】钴酸锂(LiCoO2)电池是一种应用广泛的新型电源,电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下:

已知:①还原性:Cl->Co2+;

②Fe3+和C2O42-结合生成较稳定的[ Fe(C2O4)3]3-,在强酸性条件下分解重新生成Fe3+。回答下列问题:

(1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是________________________________________。

(2)从含铝废液得到Al(OH)3的离子反应方程式为__________________________________。

(3)滤液A中的溶质除HCl、LiCl外还有__________(填化学式)。写出LiCoO2和盐酸反应的化学方程式__________________________________。

(4)滤渣的主要成分为____________________(填化学式)。

(5)在空气中加热一定质量的CoC2O4·2H2O固体样品时,其固体失重率数据见下表,请补充完整表中问题。

已知:①CoC2O4在空气中加热时的气体产物为CO2

②固体失重率=对应温度下样品失重的质量/样品的初始质量

序号

温度范围/℃

化学方程式

固体失重率

Ⅰ

120-220

CoC2O4·2H2OCoC2O4+2H2O

19.67%

Ⅱ

300~350

_________________________

59.02%

(6)已知Li2CO3的溶度积常数Ksp=8.64×10-4,将浓度为0.02mol·L-1的Li2SO4和浓度为0.02 mol·L-1的Na2CO3溶液等体积混合,则溶液中的Li+浓度为___________mol·L-1

(7)从FeCl3溶液得到FeCl3·6H2O固体的操作关键是_________________________。

【答案】 增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率 AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3- FeCl3、CoCl2 2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl C 2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2 0.02 加入适量盐酸(或通入适量氯化氢气体)

【解析】(1). 废旧电池初步处理为粉末状,可以增大固体的接触面积,加快反应速率,同时提高浸出率,故答案为:增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率;

(2). 由流程图可知,含铝废液中含有AlO2-,通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀和HCO3-,离子方程式为:AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-;

(3). 由题中信息可知,还原性Cl->Co2+,又因为还原性Fe2+>Cl-,所以LiCoO2中的+3价Co将Fe2+和Cl-氧化,自身被还原成+2价Co,所以溶质还有FeCl3、CoCl2,根据上述分析可知,LiCoO2和盐酸反应的化学方程式为:2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl,故答案为:2LiCoO2+8HCl==2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl;

(4). 因单质碳不溶于碱、盐酸和水,所以滤渣的主要成分是单质碳,故答案为:C;

(5).设有1molCoC2O4·2H2O受热分解,由题中信息可知,在300~350℃时,固体失重率为59.02%,所以固体的残留率为40.98%,质量为75g,因为1molCo全部留在固体中,所以O的质量为16g,Co和O的原子个数比为1:1,固体产物为CoO,已知气体产物为CO2,根据得失电子守恒和原子守恒,该反应的化学方程式为:2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2,故答案为:2CoC2O4+O22CaO+ 4CO2;

(6). 将浓度为0.02mol·L-1的Li2SO4和浓度为0.02 mol·L-1的Na2CO3溶液等体积混合,溶液体积变为原来的2倍,Qc=c(Li+)2×c(CO32-)=(0.02mol/L)2×0.01mol/L=4×10-6<Ksp,所以两溶液混合后不产生沉淀,Li+的浓度为0.02mol/L,故答案为:0.02;

(7). 加热蒸发FeCl3溶液得FeCl3·6H2O固体时,会促进Fe3+的水解,最终得到Fe(OH)3固体,因此在加热蒸发FeCl3溶液时,要加入适量的盐酸(或通入适量氯化氢气体)抑制Fe3+的水解,故答案为:加入适量盐酸(或通入适量氯化氢气体)。

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