Question

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 ______ ．

沉淀物	开始沉淀pH	沉淀完全pH

(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 ______ ．

Answer

将氧化成 、 烧杯、漏斗、玻璃棒 或 或

【解析】

(1)酸性条件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，则LiCoO2被氧化生成Co2+，根据离子方程式的书写规则，再根据氧化还原反应中得失电子结合原子守恒配平方程式；

(2)亚铁离子不稳定易被氧化生成铁离子，根据沉淀所需溶液的pH确定废渣的成分，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒，偏铝酸盐能和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀；

(3)①a中，阴极上氢离子放电生成氢气；

②b中，氢氧化锂和碳酸氢铵反应生成碳酸锂和碳酸铵。

(1)根据题意知，酸性条件下，S2O32ˉ被氧化成SO42ˉ，则LiCoO2被还原生成Co2+，所以发生的离子反应方程式为：S2O32ˉ+8LiCoO2+22H+═2SO42ˉ+8Li++8Co2++11H2O；

(2)亚铁离子不稳定，易被氧气氧化生成铁离子，所以除杂时通入空气的目的是将亚铁离子氧化生成铁离子，再将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，从而除去亚铁离子；根据表格知，pH为5-6时，铁离子和铝离子完全转化为沉淀，所以废渣的成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；分离固体和溶液的方法是过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；步骤I中，废渣中的铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，步骤II中，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝，反应离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32ˉ或AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-；

(3)①a中，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-═H2+2OH-；

②b中，氢氧化锂和碳酸氢铵反应生成碳酸锂和碳酸铵，反应方程式为2LiOH+2NH4HCO3═Li2CO3↓+(NH4)2CO3+2H2O。