钻酸锂电池成用广泛，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...

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)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________不能用盐酸代替硫酸，原因是:__________。“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℃以上时浸出率下降的原因是_________。

(4)“萃取”和“反萃取“可简单表示为: Co2++2( HA)2Co(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_________。

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钻酸锂电池成用广泛，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10-5mol/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℃以上时浸出率下降的原因是________。

（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__________。

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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，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

(1)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。

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:　　　　　　　 。该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是　　　　　　　　　　　　　 　 。

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(C2O42－)+c(OH-)+c(HC2O42－)

C.c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2[c(C2O42－)+c(HC2O42－)+c(H2C2O4)]

(3)已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO2 的质量分数为a%，则回收后得到CoC2O4·2H2O 的质量不高于　　　　　　　 　　 g。

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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：还原性：Cl−＞Co2+；

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的离子方程式为________。

（3）滤液A中的溶质除HCl、LiCl外还有FeCl3、CoCl2。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）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。

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

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锂离子电池己被广泛用作便携式电源。正极材料为LiCoO2、LiFePO4等，负极材料一般为石墨碳，以溶有LiPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC)作电解液。

(1)Fe2+基态核外电子排布式为 ________。

(2)PO43-的空间构型为 ________　 (用文字描述)。

(3)中的配位数为6，该配合物中的配位原子为 _____。

(4)碳酸二乙酯(DEC)的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_____，1mol碳酸二乙酯(DEC)中含有σ键的数目为_____。

(5)氮化锂是一种新型无机贮氢材料，其晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为_______。

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锂离子电池广泛用作便携式电源，其正极材料是决定锂离子电池可逆容量与循环寿命的关键因素之一。锂二次电池一般以LiCoO2、LiFePO4等为正极材料，以石墨碳为负极材料，以溶有LPF6、LiBF4等的碳酸二乙酯(DEC) 为电解液。充电时，Li+ 从正极层状氧化物的晶格间脱出进入有机电解液，有机电解液中的Li+则进入负极，得电子后以原子形式嵌入到石墨材料的晶格中，即: 6C+xLi++xe-=LixC6，如图所示:

（1）如图所示，已知该电池电极总反应:LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix，充电时，该电池的正极上的反应为_______________________。

（2）放电时负极材料质量________(填“增加”、“减小”或“不变”)

（3）在实验室中，可用下列方案从废旧锂离子电池的正极材料中(主要含有LiCoO2、炭粉及少量Al、Fe等) 回收钴和锂。

①溶解过程中，通入SO2时所发生反应的化学方程式为________________________；

②除杂过程中，所得沉淀的主要成分是___________________；(写化学式)

③常温下，已知Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15，若沉淀钴时pH=9.5，则溶液中Co2+是否沉淀完全? 请列式计算说明。 _______________________________________________。

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磷酸铁（FePO4）为难溶于水的米白色固体，可用于制备药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质）制备磷酸铁和锂离子电池正极材料(LiFePO4)的部分工业流程如图所示：

（1）富钛渣中的主要成分为TiO2和　　　　 (填化学式)。煅烧得到LiFePO4的化学方程式为　　　 。

（2）在共沉淀步骤中加入H2O2的目的是让滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化。

①反应的离子方程式为　　　　　　　　　　 。

②下列实验条件控制正确的是　　 (填序号)。

A．加入适当过量的H2O2溶液　　　　　　　　 B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌

C．加热，使反应在较高温度下进行　　　　　 D．用氨水调节pH=7

（3）已知Ca2+、Mg2+和Fe3+离子形成磷酸盐的Ksp分别为2.0×10-29、1.0×10-24和9.9×10-16，若溶液中三种金属阳离子的浓度均为0.1 mol·L-1，则加入H3PO4时首先生成沉淀的化学式为　　 。

（4）制备LiFePO4的过程中，理论上所需　 17%双氧水与H2C2O4·2H2O的质量比为　　 。

（5）钛铁矿中钛含量的测定步骤为：

①还原。将含钛试样溶解于强酸溶液中，再加入铝片将TiO2+还原为Ti3+，并将Fe3+还原。反应装置如图所示，使用封闭漏斗的目的是　　 。

②滴定。取下封闭漏斗，向锥形瓶中加入2~3滴KSCN溶液，立即用FeCl3 标准溶液滴定至终点，记录读数。

③计算。下列操作会导致测定结果偏低的是　　 。

a．还原操作结束后铝片有剩余

b．还原操作结束后，反应液仍呈黄色

c．缓慢滴定，且剧烈振荡锥形瓶，但无溶液溅出

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LiCoO2（钴酸锂）是锂离子电池的正极材料。以某海水为原料制备钴酸锂的一种流程如下：

已知如下信息：

①该海水中含浓度较大的LiCl，含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。

②碳酸锂的溶解度与温度关系如图所示：

③常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下：

请回答下列问题：

（1）LiCoO2中钴的化合价为________。滤渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和__________（填化学式）。

（2）调节pH=5的目的是__________。

（3）“沉锂”包括过滤、洗涤等，宜用_________（填“热水”或“冷水”）洗涤Li2CO3。加入纯碱的量与锂回收率的关系如表所示：

从生产成本考虑，宜选择_______（填序号）方案投料。

（4）“除杂2”中调pH=13时c(Mg2+)=_________mol·L-1。

（5）“合成”中采用高温条件，放出一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出“合成”发生反应的化学方程式________。

（6）在“合成”中制备1 mol LiCoO2转移电子的物质的量为__________。

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锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。

② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，

在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g

③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38

（1）操作1为：　　　　　　　　　　　　　 。

（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种)　　　　　　　　　　　　　 。

（4）完成操作3中的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）该锂电池充电时的阳极反应式：　　　　　　　　　　　　 。

（6）操作4中应选择试剂：　　　　　　　　　　　　　 。

（7）沉淀C的成分：　　　　　　　　 。

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