某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂,还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到和锂盐。
已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的离子生成而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中,发生反应的离子方程式为:_______________________________________,该过程温度通常控制在以下的原因是:______________________________________。
(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是________________________,____________________________。
(3)“除铜”所用试剂X为,试写出该反应的离子方程式:_______________________________。
(4)“沉钴”过程中,的加入量图、沉淀反应的温度图与钴的沉淀率关系如下图所示:
随:比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因_____________________。
沉淀反应时间为10min,温度在以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___________________________________________。
(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的约为10-1mol/L,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
温度 | Li2SO4 | Li2CO3 |
0℃ | 36.1g | 1.33g |
100℃ | 24.0g | 0.72g |
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是__________写化学式,检验沉淀洗净的方法是___________________________________________________________。
高三化学工业流程困难题
某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂,还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到和锂盐。
已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的离子生成而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中,发生反应的离子方程式为:_______________________________________,该过程温度通常控制在以下的原因是:______________________________________。
(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是________________________,____________________________。
(3)“除铜”所用试剂X为,试写出该反应的离子方程式:_______________________________。
(4)“沉钴”过程中,的加入量图、沉淀反应的温度图与钴的沉淀率关系如下图所示:
随:比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因_____________________。
沉淀反应时间为10min,温度在以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___________________________________________。
(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的约为10-1mol/L,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
温度 | Li2SO4 | Li2CO3 |
0℃ | 36.1g | 1.33g |
100℃ | 24.0g | 0.72g |
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是__________写化学式,检验沉淀洗净的方法是___________________________________________________________。
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某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到Co2O3和锂盐。
已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中钴酸锂反应的离子方程式________________________________________;温度通常控制在40℃以下的原因是_______________________________________________。
(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是____________________,______________________。
(3)“除铜”所用试剂X为H2S,试写出该反应的离子方程式______________________________。
(4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:
①随n(C2O42-):N(Co2+)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因________________________________________________________________________。
②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是_________________________________________________________。
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某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到Co2O3和锂盐。
已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中,LiCoO2发生反应的离子方程式为:___,该过程温度通常控制在40℃以下的原因是:___。
(2)“除铝铁”过程的两种试剂的作用分别是___,___。
(3)“除铜”所用试剂X为H2S,试写出该反应的离子方程式:___。并计算室温下该反应的平衡常数K=___,已知:25℃时Kap(CuS)=8.5×10-45,已知H2S在水中的的电离常数:K1=1.3×10-7,K2=7.l×10-15
(4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:
①随n(C2O42-):N(Co2+)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因___。
②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___。
(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1mol·L-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是___(写化学式),相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,___,___,洗涤干燥。检验沉淀洗净的方法是___。
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某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO2),还含有一定量的铁、铝、铜等元素的化合物,其回收工艺如图所示,最终可得到Co2O3和锂盐。
已知:CoC2O4·2H2O微溶于水,它的溶解度随温度升高而逐渐增大,且能与过量的C2O42-离子生成Co(C2O4)n2(n-1)-而溶解。
(1)“还原酸浸”过程中,LiCoO2发生反应的离子方程式为________,该过程温度通常控制在40℃以下的原因是________。
(2)“除铝铁”过程的NaClO3的作用是_______。
(3)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:
①随n(C2O42-):n(Co2+)比值的增加,钴的沉淀率先逐渐增大后又逐渐减小的原因是_______。
②沉淀反应时间为10 min,温度在50℃以上时,随温度升高而钴的沉淀率下降的可能原因是___________。
(4)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1mol·L-1,部分锂盐的溶解度数据如表所示。
Li2SO4 | Li2CO3 | |
0℃ | 36.1g | 1.33g |
100℃ | 24.0g | 0.72g |
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是_________(写化学式),相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,加热浓缩,________,洗涤干燥。
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随着钴酸锂电池的普及使用,从废旧的钴酸锂电池中提取锂、钴等金属材料意义重大。如图是废旧钻酸锂(LiCoO2)(含少量铁、铝、铜等元素的化合物)回收工艺流程:
(1)“拆解”前需进入“放电”处理的目的是__;用食盐水浸泡是放电的常用方法,浸泡放电过程中产生的气体主要有__。
(2)上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为__。
(3)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是__;加入NaClO3的主要目的是__。
(4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉淀率关系如图所示:
根据图沉钴时应控制n(C2O42-):n(Co2+)比为__,温度控制在__℃左右。
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某废旧锂电池材料含有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂石墨和铝粉等。回收废旧锂电池中钴的工艺流程如下:
已知:Ksp(CoC2O4)=2.5×10-9,Ksp(CoCO3)=1.5×10-13
回答下列问题:
(1)“浸出液”的主要成分是LiHC2O4、Al(HC2O4)3,“浸出渣”的主要成分是CoC2O4。“浸出”中生成CoC2O4的化学方程式为 _______ ,若H2C2O4用量过大,CoC2O4的产率反而会降低,原因是____。
(2)“转化”中加入Na2CO3溶液发生反应的离子方程式为___________,该反应进行的程度较大,试用平衡常数K解释原因 _____ 。
(3)“电解”时装置如图所示。阳极的电极反应式为______,电解后a室中的电解液可返回 ________工序继续使用。
(4)某废旧锂电池粉末中LiCoO2的质量分数为w,将mkg该废料进行回收利用,电解得到钴nkg,钴的回收率为____。
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钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示,其中废极片的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)和金属铝,最终可得到Co2O3及锂盐。
(1) “还原酸浸”过程中,大部分LiCoO2可转化为CoSO4,请将该反应的化学方程式补充完整:2LiCoO2+3H2SO4+□ □CoSO4+□ +□ + □ 。__________
(2) “还原酸浸”过程中,Co、Al浸出率(进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数)受硫酸浓度及温度(t)的影响分别如图1和图2所示。工艺流程中所选择的硫酸浓度为2 mol.L-1,温度为80 oC,推测其原因是________。
A. Co的浸出率较高 B. Co和Al浸出的速率较快
C. Al的浸出率较高 D. 双氧水较易分解
(3)加入(NH4)2C2O4后得CoC2O4沉淀。写出CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3的反应的化学方程式:________。
(4)若初始投入钴酸锂废极片的质量为1 kg,煅烧后获得Co2O3的质量为83 g,已知Co的浸出率为90%,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为________(小数点后保留两位)。
(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1 mol·L-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
温度 | Li2SO4 | Li2CO3 |
0 oC | 36.1 g | 1.33 g |
100 oC | 24.0 g | 0.72 g |
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是________(写化学式),相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,________,洗涤干燥。
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锂离子电池应用十分广泛,从废旧钻酸锂(LiCoO2)锂离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题。现欲利用图19所示的工艺流程回收废旧电池中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题:
已知:①滤液1中阳离子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等;
②两种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
(1)钴酸锂( LiCoO2)钴元素的化合价为___________。
(2)浸泡时加入Na2SO3的主要目的是______________________;可用盐酸代替H2SO4和Na2SO3的混合液,但缺点是______________________。
(3)滤液1中加入NaClO3的主要目的是______________________(用离子方程式表示)。
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mo·L-1时已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是___________。(已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,1g3=0.52)
(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是___________。
(6)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,利用如图所示的装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为___________(填化学式)溶液;阳极电极反应式为______________________;电解过程中Li+向___________(填“A”或“B”)电极迁移。
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随着新能源汽车产业的快速发展,带来大量的废旧电池,一种以废旧磷酸铁锂电池正极为原料回收铝、铁和锂元素的工艺流程如下:
已知:①易溶于硫酸中。
②磷酸铁锂电池正极材料:磷酸铁锂,乙炔黑(主要成分碳单质,着火点大于750℃)导电剂和有机粘结剂PVDF(一种高分子有机物),均匀混合后涂覆于铝箔上。
回答下列问题:
(1)破碎的作用是________,烧结的主要目的是________。
(2)碱溶发生的非氧化还原反应的离子方程式是________________。
(3)若在实验室中进行操作1、2、3,需要用到的玻璃仪器有________。
(4)滤渣1酸浸的目的是________。
(5)滤渣2主要成分是________。
(6)pH与Fe、Li沉淀率关系如下表,为使滤液2中Fe、Li分离,溶液的pH应调节为________。
溶液pH与Fe、Li沉淀率关系
pH | 3.5 | 5 | 6.5 | 8 | 10 | 12 |
Fe沉淀率 | 66.5 | 79.2 | 88.5 | 97.2 | 97.4 | 98.1 |
Li沉淀率 | 0.9 | 1.3 | 1.9 | 2.4 | 4.5 | 8.0 |
(7)碳酸锂的溶解度随温度变化如下图所示。向滤液3中加入,将温度升至90℃是为了提高沉淀反应速率和________。
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废旧可充电电池主要含有Fe、Ni、Cd、Co等金属元素,一种混合处理各种电池回收金属的新工艺如下图所示。
已知:Ⅰ.滤液①中含有Ni(NH3)62+、Cd(NH3)42+、Co(NH3) 62+等物质。
Ⅱ.萃取和反萃取的反应原理分别为:
Ni(NH3)62++ 2HRNiR2+2NH4++4NH3 ;NiR2+2H+Ni2+ +2HR
(1)为了加快浸取速率,可采取的措施为__________(任写一条)。
(2)已知浸取过程中NH3和NH4+的物质的量之和与Ni、Cd、Co浸取率的关系如表2所示。
表2 浸取过程中氨总量与各离子浸取率的关系
编号 | n(NH3)+ n(NH4+)/mol | Ni浸取率/% | Cd浸取率/% | Co浸取率/% |
① | 2.6 | 97.2 | 88.6 | 98.1 |
② | 3.5 | 86.0 | 98.8 | 86.7 |
③ | 4.8 | 98.4 | 98.8 | 94.9 |
④ | 5.6 | 97.7 | 85.1 | 96.8 |
⑤ | 9.8 | 95.6 | 84.1 | 96.1 |
则可采用的最佳实验条件编号为_____。
(3)Co(OH)3与盐酸反应产生气体单质,该反应的化学方程式______。
(4)操作①的名称为_________、过滤、洗涤。
(5)向有机相中加入H2SO4能进行反萃取的原因为_______(结合平衡移动原理解释)。
(6)将水相加热并通入热水蒸气会生成CdCO3沉淀,并产生使红色石蕊试纸变蓝的气体,该反应的离子方程式为___。
(7)上述工艺流程中可能循环使用的物质为______。
(8)已知Ksp(CdCO3)=1.0×10-12,Ksp(NiCO3)=1.4×10-7。若向物质的量浓度均为0.2mol/L的Cd2+和Ni2+溶液中滴加Na2CO3溶液(设溶液体积增加1倍),使Cd2+恰好沉淀完全,即溶液中c(Cd2+)=1.0×10-5mol/L时,是否有NiCO3沉淀生成(填“是”或者“否”)____。
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