Question

2019年诺贝尔化学奖授予英、美、日籍的三位科学家，以表彰他们在锂离子电池研发领域做出的贡献。锂离子电池广泛应用于手机、笔记本、电动汽车、智能机器人等产品中。已知钴酸锂(LiCoO₂)电池中还含有铝箔、石墨、塑料等，利用以下工艺流程回收废旧电池中的金属资源。

已知：LiCoO₂在酸性溶液中有强氧化性。

（1）粉碎废旧电池后热处理可以除去___(填物质的名称)。

（2）写出由滤液I得到Al(OH)₃的离子方程式___。

（3）用硫酸酸浸时要控制温度为80℃，原因是___，写出酸浸时发生的主要氧化还原反应的化学方程式___。

（4）在空气中煅烧二水合草酸钴一定用不到的仪器是___(填字母)。

A.蒸发皿     B.玻璃棒     C.烧杯     D.瓷坩埚

（5）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。为了减少碳酸锂的损失，图中“操作”应为___，90℃时K_sp(Li₂CO₃)的值为___。

Answer

石墨和塑料 CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3+HCO3- H2O2不稳定，温度高于80℃会促进H2O2分解，产率降低，温度低于80℃反应速率又太小 2 LiCoO2+ H2O2+3H2SO4= Li2SO4+ 2CoSO4+O2↑+4H2O AC 蒸发结晶，趁热过滤 4.0×10-3

【解析】

钴酸锂(LiCoO2)电池中还含有铝箔、石墨、塑料等，通过热处理除去石墨和塑料，再用NaOH是铝箔溶解，加入过氧化氢和硫酸使LiCoO2转化成CoSO4，得到溶液中加入草酸铵溶液沉淀钴离子过滤得到溶液主要是锂离子的溶液，加入碳酸钠沉淀锂离子，过滤得到碳酸锂；结晶析出CoC2O4•2H2O足量空气煅烧得到氧化钴，以此解答该题。

(1)石墨和塑料热处理后生成气体除去，故粉碎废旧电池后热处理可以除去石墨和塑料；

(2)由分析可知，滤液I中含有NaAlO2，NaAlO2和过量CO2反应生成Al(OH)3的离子方程式为：CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3+HCO3-；

(3) H2O2不稳定，温度高于80℃会促进H2O2分解，产率降低，温度低于80℃反应速率又太小，所以用硫酸酸浸时要控制温度为80℃；酸浸时Co元素从+3价被还原成+2价，反应的化学方程式为：2 LiCoO2+ H2O2+3H2SO4= Li2SO4+ 2CoSO4+O2↑+4H2O；

(4) 煅烧二水合草酸钴需要用到的仪器有玻璃棒和瓷坩埚，不需要的是蒸发皿和烧杯，故选AC；

(5) Li2CO3微溶于水，溶解度随温度升高而降低，为减少Li2CO3的溶解损失，蒸发结晶后必须趁热过滤；90℃时c(Li2CO3)的浓度为0.10mol/L，则c(Li+)=0.20mol/L，c(CO32-)=0.10mol/L，则Ksp(Li2CO3)=0.20×0.20×0.10=4.0×10-3。