锂离子电池应用很广。某种锂离子二次电池的电极材料主要是钴酸锂（LiCoO2）和石墨。钴是一...

锂离子电池应用很广。某种锂离子二次电池的电极材料主要是钴酸锂（LiCoO2）和石墨。钴是一种稀有的贵重金属，废旧锂离子电池电极材料的回收再生意义重大。

(1)锂离子电池（又称锂离子浓差电池）的充电过程：Li+从含LiCoO2的电极中脱出，正三价Co被氧化，此时该极处于贫锂态（Li1-xCoO2）。

①放电时，电流从___（填“a”或“b”）极流出。

②充电时，a极的电极反应式为___。

(2)钴酸锂回收再生流程如下：

①用H2SO4酸浸时，通常添加30%的H2O2以提高浸出效率，其中H2O2的作用是___。

②用盐酸代替H2SO4和H2O2，浸出效率也很高，但工业上不使用盐酸，主要原因之一是：会产生有毒、有污染的气体。写出相应反应的化学方程式___。

③其他条件不变时，相同反应时间，随着温度升高，含钴酸锂的固体滤渣在H2SO4和30%H2O2混合液中的浸出率曲线如图，请解释温度高于80℃，钴的浸出率变化的原因：___。

④高温下，在O2存在时纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为___。

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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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2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。锂离子电池的广泛应用要求处理电池废料以节约资源、保护环境。钴酸锂电池正极材料主要含有LiCoO2、导电剂乙炔黑、铝箔及镀镍金属钢壳等，处理该废旧电池的一种工艺如下图所示：

回答下列问题：

(1)Li原子结构示意图为_______，LiCoO2中Co的化合价是__________。

(2)用NaOH溶液处理正极材料的离子方程式为____________________________。

(3)“酸浸”过程中LiCoO2发生反应的离子方程式为___________________________。保持其他因素不变的情况下，“酸浸”时Co、Li元素的浸出率随温度的变化如右图所示，当温度高于80℃时Co元素浸出率下降的原因有：

①Co2＋水解加剧；②________________________________。

(4)调节pH的目的是使Ni2＋和_______________(填离子符号)全部沉淀。

(5)“萃取”环节，钴、锂萃取率与平衡时溶液pH的关系如下图所示，为了实现钴、锂分离效果较好，pH一般选择______________(填整数)左右。

(6)“萃取”和“反萃取”可简单表示为，则反萃取过程中加入的试剂X是___________________________(填名称)。

(7)取CoC2O4固体4.41g在空气中加热至300℃，得到钴的氧化物2.41g和一种无毒无污染的气体，则该反应的化学方程式为____________________。

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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:

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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2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂（LiCoO2）电池的工作原理如图所示，其中A极材料是金属锂和石墨的复合材料（石墨作金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过。电池反应式为： LixC6+ Li1-xCoO2 C6+LiCoO2。下列说法中正确的是

A.充电时Li由B极区域移向A极区域

B.充电时，A为阴极，发生氧化反应C6＋xLi+＋xe－=LixC6

C.放电时，B为正极，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi+＋xe－=LiCoO2

D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”使锂进入石墨中而有利于回收

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目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛，从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题，某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。

已知：①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；

②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示：

（1）钴酸锂（LiCoO2）中钴元素的化合价是_______________。

（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）为了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全）加入氨水调节pH的最小值是____________（保留一位小数）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=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）为得到高纯度的Li2CO3，需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示：

①电解时阳极的电解反应式为_____________________。

②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为__________。

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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(LiCoO2)锂离子电池是一种应用广泛的新型电源，实验室尝试利用废旧钴酸锂锂离子电池回收铝、铁、铜、钴、锂元素，实验过程如下：

(1)碱浸泡过程中，铝被溶解的离子方程式为__________________________

(2)滤液A中加入草酸铵溶液，使Co元素以CoC2O4·2H2O沉淀形式析出。草酸钴是制备氧化钴及钴粉的重要原料。在空气中CoC2O4·2H2O的热分解失重数据见下表，请补充完整表中的热分解方程式。

(3)过滤Li2CO3时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：_____________________________________________________________

(4)最终所得的FeCl3溶液可作净水剂，试结合离子方程式解释其净水原理________________________________________________________

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某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

（1）钴酸锂(LiCoO2)改写为氧化物形式为　　　　　　 。

（2）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。

①阴极的电极反应式为：LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O、　 　　　　 。阳极的电极反应式为　 　　　　　　 。

②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H2SO4)>0.4mol·L-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为　　　　　　 。

（2）电解完成后得到含Co2+的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式　　　　　　 。该过程中也可以用Na2S2O3代替H2O2，则反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　 。

②已知(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是　　　　　　 (填字母序号)。

A．c(NH4+)>c(C2O42-)>c(H+)>c(OH-)

B．c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)

C．c(NH4+)+c(NH3•H2O )=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]

（4）已知所用锂离子电池的正极材料为xg，其中LiCoO2(M=98g·mol-1)的质量分数为a%，则回收后得到CoC2O4•2H2O(M=183g·mol-1)的质量不高于　　　　　　 g。

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TESLA电动汽车的电池采用了松下提供的NCA系列（镍钴铝体系）的18650A型钴酸锂（LiCoO2）锂离子电池。电池正极材料为钴酸锂（LiCoO2），负极材料是石墨（C6）。电池反应为：

LiCoO2＋C6C6Lix＋Li1－xCoO2。下列有关说法不正确的是

A．锂离子电池与传统铅蓄电池相比，具有高比能量（比能量指的是单位重量或单位体积的能量）的特点

B．废旧锂离子电池先进行“放电处理”让Li+进入石墨（C6）中而利于回收

C．放电时，正极锂的化合价未发生改变

D．充电时电池标有（+）的极上发生的反应为：LiCoO2—x e－=== Li1－x CoO2＋xLi+

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