Question

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。

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(C₂O₄^2-)＞c(H⁺)＞c(OH^-)

b．c(H⁺)+c(NH₄⁺)=c(OH^-)+c(HC₂O₄^-)+c(HC₂O₄^2-)

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

Answer

4OH——4e—＝O2↑+2H2O H+与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争，当c（H+）增大时，参与放电的H+增多（或有利于H+放电），所以钴的浸出率下降 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4＝Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O 防止H2O2剧烈分解 ac

【解析】

(1)①阴离子在阳极放电，发生失电子的氧化反应，阳极氢氧根放电：4OH--4e-＝O2↑+2H2O；

②电解过程中氢离子也可能在阴极放电，H+与LiCoO2在阴极的还原反应相互竞争，当c(H+)增大时，参与放电的H+增多(或有利于H+放电)，所以钴的浸出率下降；

(2)①“酸浸”过程中正极粉发生氧化还原反应，根据流程可知反应物有LiCoO2、H2O2、H2SO4，生成物中有Co2+，则该过程中Co元素被还原，则H2O2中氧元素被氧化，产物中应该有氧气，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4＝Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；该步骤一般在80℃以下进行，反应物中有双氧水，双氧水不稳定，温度太高，双氧水会受热分解；

②(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，所以铵根的水解程度大于草酸根的水解程度，则

a．(NH4)2C2O4可以电离出两个铵根和一个草酸根，水解是微弱的，所以c(NH4+)＞c(C2O42-)＞c (H+)＞c (OH-)，故a正确；

b．由电荷守恒，可知c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-)，故b错误；

c．由物料守恒，可知c(NH4+)+c(NH3•H2O)=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]，故c正确；

故答案为：ac。