从废钴酸锂电池正极片(LiCoO2、乙炔炭黑、Al箔)中回收钴和锂的流程如图:下列说法错误的是( )
A.步骤(Ⅰ)中的滤液1中含有AlO2-
B.步骤(Ⅱ)中的浓盐酸可用浓硝酸代替
C.步骤(Ⅲ)中的滤液3可用于回收锂
D.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
高三化学单选题中等难度题
从废钴酸锂电池正极片(LiCoO2、乙炔炭黑、Al箔)中回收钴和锂的流程如图:下列说法错误的是( )
A.步骤(Ⅰ)中的滤液1中含有AlO2-
B.步骤(Ⅱ)中的浓盐酸可用浓硝酸代替
C.步骤(Ⅲ)中的滤液3可用于回收锂
D.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
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(12分)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、________。
(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________。
(3)酸浸时反应的化学方程式为________。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________。
(4) 生成Li2CO3的化学反应方程式为________。已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度的升高而减小,所以在浓缩结晶后要________过滤。
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实验室里,从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质 LiCoO2)中,回收钴、锂的操作流程如图所示:
回答下列问题。
(1)拆解废旧电池获取正极材料前,先将其浸入 NaCl 溶液中,使电池短路而放电,此时溶液温度升高,该过程中能量的主要转化方式为_____。
(2)“碱浸”过程中产生的气体是_____;“过滤”所得滤液用盐酸处理可得到氢氧化铝,反应的化学方程式为_________。
(3)“酸浸”时主要反应的离子方程式为_____;若硫酸、Na2S2O3 溶液用一定浓度的盐酸替代,也可以达到“酸浸”的目的,但会产生_________(填化学式)污染环境。
(4)“沉钴”时,调 pH 所用的试剂是_____;“沉钴”后溶液中 c(Co2+)=_____。(已知:Ksp[Co(OH)2]=1.09×l0-15)
(5)根据如图判断,“沉锂”中获得Li2CO3 固体的操作主要包括_______、_______、洗涤、干燥等步骤。
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钴酸锂(LiCoO2)是锂离子电池的一种重要正极材料。可利用湿法冶金工艺处理精选后的锂离子电池正极材料(LiCoO2、乙炔黑)重新制备高纯度LiCoO2,其流程如下。(已知:LiCoO2难溶于水,Li2CO3微溶于水、难溶于醇,CoCO3难溶于水和醇)
(l) H2O2的作用是____。
(2)“浸取”时若加入盐酸,Cl-被LiCoO2氧化产生Cl2。请写出该反应的离子方程式 ____。
(3)向含Co2+、Li+溶液中加入乙醇的作用 ___,滤渣b的主要成分是____(填化学式)。
(4)在空气中“煅烧”时发生的总化学方程式为 ___。
(5)可用碘量法来测定产品中钴的含量。取mg样品溶于稀硫酸,加入过量KI,以淀粉为指示剂,用c mol/L Na2S2O3标准溶液进行滴定,达到滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液VmL,则产品中钴的含量为____(以Co2O3计)。有关反应:LiCoO2+4H+=Li++Co3++2H2O,2Co3++2I-=2Co2++I2,I2+2S2O32-= S4O62-+2I-
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钴酸锂电池应用广泛,电池正极材料主要含有LiCoO2、导电剂乙炔黑、铝箔及少量Fe,可通过下列实验方法回收钴、锂。
几种金属离子沉淀完全(离子浓度为10-5mo/L) 的pH如下表:
离子 | Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Co2+ |
溶液pH | 3.2 | 4.7 | 9.0 | 9.2 |
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为________,滤液I的主要成分是_________。
(2)已知:氧化性Co3+>H2O2>Fe3+,“酸浸”过程中H2O2所起主要作用是_________。“调节pH”除去的离子主要有Al3+和_________。
(3)酸浸时浸出率随温度变化如图所示,温度升高至50℃以上时漫出率下降的原因是___________。
(4)“萃取”和“反萃取“可简单表示为: Co2++2(HA)2 Co(HA2)2+2H+。则反萃取过程加入的试剂X是_____________。
(5)向CoSO4溶液中加入NH4HCO3溶液,发生反应的离子方程式为____________。
(6)工业上用Li2CO3粗品制备高纯Li2CO3可采用如下方法:将Li2CO3溶于盐酸,加入如图所示的电解槽,电解后向LiOH溶液中加入稍过量的NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①电解槽中阳极的电极反应式是__________________。
②向LiOH溶液中加入稍过量的NH4HCO3溶液时,发生反应的化学方程式为__________。
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实验室里,从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质LiCoO2)中,回收钴、锂的操作流程如下图所示:
回答下列问题。
(1)拆解废旧电池获取正极材料前,先将其浸入NaCl溶液中,使电池短路而放电,此时溶液温度升高,该过程中能量的主要转化方式为____。
(2)“碱浸”过程中产生的气体是____;“过滤”所得滤液用盐酸处理可得到氢氧化铝,反应的化学方程式为____。
(3)“酸浸”时主要反应的离子方程式为____;若硫酸、Na2S2O3溶液用一定浓度的盐酸替代,也可以达到“酸浸”的目的,但会产生____(填化学式)污染环境。
(4)“沉钴”时,调pH所用的试剂是____;“沉钴”后溶液中c(Co2+)=____。(已知:Ksp[Co(OH)2]=1.09×l0-15)
(5)在空气中加热Co(OH)2,使其转化为钴的氧化物。加热过程中,固体质量与温度的关系如左下图所示。290~500℃,发生反应的化学方程式为____。
(6)根据右下图判断,“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括____、____、洗涤、干燥等步骤。
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实验室里,从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质LiCoO2)中,回收钴、锂的操作流程如下图所示:
回答下列问题。
(1)拆解废旧电池获取正极材料前,先将其浸入NaCl溶液中,使电池短路而放电,此时溶液温度升高,该过程中能量的主要转化方式为____。
(2)“碱浸”过程中产生的气体是____;“过滤”所得滤液用盐酸处理可得到氢氧化铝,反应的化学方程式为____。
(3)“酸浸”时主要反应的离子方程式为____;若硫酸、Na2S2O3溶液用一定浓度的盐酸替代,也可以达到“酸浸”的目的,但会产生____(填化学式)污染环境。
(4)“沉钴”时,调pH所用的试剂是____;“沉钴”后溶液中c(Co2+)=____。(已知:Ksp[Co(OH)2]=1.09×l0-15)
(5)在空气中加热Co(OH)2,使其转化为钴的氧化物。加热过程中,固体质量与温度的关系如左下图所示。290~500℃,发生反应的化学方程式为____。
(6)根据右下图判断,“沉锂”中获得Li2CO3固体的操作主要包括____、____、洗涤、干燥等步骤。
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锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、铝箔和有机物导电剂等。现利用以下流程回收正极材料中的某些资源。
请回答下列问题:
(1)用硫酸和过氧化氢酸浸时,一般在90℃下进行,写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学反应方程式 。当有1mol LiCoO2参加反应时,得到氧化产物的质量为 。
(2)常温条件下调pH时,若使Al3+完全沉淀所需最小的pH为 (保留整数)。(已知:离子浓度等于或小于1.×10-6时,认为其完全沉淀;Al(OH)3的Ksp=1.13×10-33)
(3)操作1的名称是 。
(4)从平衡角度进行解释生成CoCO3固体的原因 。
(5)钴元素与铁元素都属于第VIII族,它们的化合物有相似的性质。Co(OH)2在空气中加热时,钴元素在固体残留物中的百分含量有如下图所示的变化。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水,则A点时,剩余固体的成分为___________(填化学式);在550-600℃范围内,剩余固体的成分为 (填化学式)。
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