废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等)可通过下列方法回收钴...

废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等)可通过下列实验方法回收钴，并制备金属锂。

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

(1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_____。

(2)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是_____。

(3)在上述溶解过程中，通入SO2的目的为_____。

(4)加NaOH调pH的目的是_____。

(5)写出“沉钴”过程中发生反应的离子方程式_____。

(6)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用_____(填“热水”或“冷水”)，将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体，其作用是_____。

(7)Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为_____(填化学式)。

高三化学工业流程中等难度题查看答案及解析

废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等)可通过下列方法回收钴、锂。

已知：①Co(OH)2是两性氢氧化物。

请回答下列问题：

（1）浸出过程中为加快浸出速率，可以采取的措施有　　　　　　　　　 (写出两点)。

（2）浸出过程中Na2S2O3被氧化为Na2SO4的化学方程式为　　　　　　　　 　　 。

该过程中可用盐酸代替H2SO4和Na2S2O3，但缺点是　　　　　　　　　　 　　 。

（3）滤渣的成分为　　　　　　　　 ，充入空气的目的是　　　　　　　　　　　　　 。

（4）沉钴过程中不使用NaOH溶液的原因是　　　　　　　　 　 。当溶液中c(Co2+)≤10-5mol·L-1时即认为沉淀完全，则需要控制x≥　　　　　　　　 (Ksp[Co(OH)2]=1.0×10-15)。制得的Co(OH)2不宜在空气中长期放置，会被空气中的O2氧化成Co(OH)3，化学反应方程式为　　　　　　　　　　 。

（5）碳酸锂的溶解度随温度的变化如右图所示，则洗涤碳酸锂沉淀时应选　　 　 　　 (填“热水”或“冷水”)。

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废旧锂离子电池的正极材料试样主要含有及少量Al、Fe等可通过下列实验方法回收钴、锂．

(1)在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的离子方程式为 ______ ．

(2)除杂时通入空气的目的 ______ ，所得的废渣成分为 ______ 从废渣中获得的部分流程如图甲所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质．则步骤I需要的玻璃仪器有 ______ ，步骤Ⅱ中反应的离子方程式是 ______ ．

(3)工业上，将粗品制备成高纯的部分工艺如图乙．

将溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解．

电解后向LiOH溶液中加入过量溶液，过滤、烘干得高纯．

①中，阴极的电极反应式是 ______ ．

②中，生成反应的化学方程式是 ______ ．

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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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废旧锂离子电池的回收利用意义重大，其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质，回收利用的流程如下图。

已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+，还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。

(1)写出步骤①中溶解铝的离子方程式：___________________，写出固体X到粗铝过程中所涉及的化学方程式：________________________。

(2)步骤②加入H2SO4和物质Y，物质Y可能为________(填序号)。

a.KMnO4溶液　　　　 b.稀硝酸溶液　　　　　 c. H2O2溶液

写出步骤②中LiCoO2固体溶解的化学方程式：_______________________。

(3)实验表明溶液A中各种金属离子的沉淀虑随pH的变化如下图，现向溶液A中加入氨水，除去杂质离子________(填离子符合)，应调节pH范围为_____________。

(4)母液中主要的溶质为_________________。

(5)从2kg锂离子电池正极材料(Li元素含量为7%)中可回收LiCO3的质量为_______g。(已知回收率为85%)

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废旧锂离子电池的回收利用的意义重大，其正极废料的主要成分是LiCoO2、铝、炭黑及其他杂质，回收利用的流程如下：

已知“溶液A”中主要金属离子是Co2+、Li+，还含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。

（1）步骤①中铝溶解的离子方程式为_________________，固体X的成分是_________。

（2）步骤②中LiCoO2固体溶解的化学方程式为_______________　 ，该反应的还原剂是_______。

（3）母液中含量最大的三种离子是_________。

（4） (NH4)2C2O4是一种化学实验室常用的试剂，预测其溶解性___________(填“可溶于水”或“不溶于水”)。一定温度下，(NH4)2C2O4固体可分解出NH3和CO等物质，思考其它的产物并写出其分解的化学方程式__________________。

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可通过下列流程回收废旧锂离子电池正极材料(LiCoO2，含少量Al、Fe)中的钴和锂。

回答下列问题：

(1)“酸溶、还原”过程中S2O32-转化为SO42-，LiCoO2参与反应的离子方程式为____________________________________。

(2)“废渣”的主要成分为___________________。

(3)“沉钴”过程中，当溶液的pH=10时，c(Co2+)=______mol· L-1(已知常温下KSP[Co(OH)2]=1.58×10-15)。

(4)在空气中加热Co(OH)2，固体残留率随温度的变化如图所示。

290℃时，完全脱水变为Co2O3，反应的化学方程式为_______________；500℃时的主要产物为_____________(填化学式)；将1000℃时的分解产物1mol与2.2mol Na2O(稍过量)在充氩封闭管中共热，会生成鲜红色的晶体，该晶体的阴离子为正三角形结构，晶体的化学式为__________________。

(5)“滤液X”中最主要的溶质是_______________(填化学式)。

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（16分）废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：

已知：Fe3+开始沉淀pH=2.7, 完全沉淀pH=3.2; Al3+开始沉淀pH=3.8, 完全沉淀pH=5.2; Co2+完全沉淀pH=9.15

（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________　　 　　　　　　　　　　　　　　　 ________________，氧化剂是_________________________________。

（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是_____________________。通入空气和加入NaOH溶液后发生的离子方程式是______________　　 　　　　　　　　 废渣的主要成分是Al (OH)3和_______________。

（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为_________________、_________________。

（4）该工艺可回收的副产品是_________________________（写化学式）。

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利用废旧锂离子电池的正极材料（主要成分为LiCoO2、Al以及少量Ca、Mg、Cu、Fe等）制备Co3O4微球的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）LiCoO2 中Co元素的化合价为_______。

（2）步骤①中生成Co2+的离子方程式为_______。此过程中若用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_______。

（3）步骤②中，不同pH下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入NaOH调节溶液pH的最佳范围是_______，理由是_______。

（4）步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_______。

（5）步骤⑤中，Co(OH)2在空气中高温焙烧生成Co3O4的化学方程式为_______。

（6）若以钴为电极，控制一定条件，电解NaCl溶液也可制取Co3O4的前驱体Co(OH)2。写出电解的总反应方程式_______。

（7）实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为a mg/L，取20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“Co3O4微球”产品b g，又测得产品中钴元素的质量分数为w％。计算钴的回收率为_______（列式表示）。

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