Question

以废旧锂离子电池的正极材料（主要含LiCoO₂、Al、C等）为原料制备CoC₂O₄.2H₂O的一种实验流程如图：

（1）“除铝”可在如图1所示的装置中进行。保持温度、反应物和溶剂的量不变，实验中提高铝的去除率的措施有___。

（2）“灼烧”的主要目的是___。

（3）“还原”步骤温度在70℃左右，LiCoO₂发生反应的化学方程式为___。若该步骤用盐酸代替H₂SO₄和H₂O₂，也可达到“还原”的目的，但其缺点是___。

（4）“沉淀”步骤中，证明Co²⁺已沉淀完全的实验操作及现象是___。

（5）设计由“滤液X”制备纯净的Al₂O₃的实验方案。（已知含铝物种浓度与pH的关系如图所示。实验中必须使用的试剂：H₂SO₄溶液、BaCl₂溶液、蒸馏水）___。

Answer

加快反应速率或延长反应时间 除去C 2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O 会产生有毒的Cl2 静置，在上层清液中继续滴加H2C2O4溶液，若不出现浑浊，则Co2+已沉淀完全 向“滤液X”中滴加H2SO4溶液，适时用pH试纸测溶液的pH，当pH介于6~8时，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，直至滤液加BaCl2溶液不再出现白色浑浊为止，将所得沉淀灼烧至沉淀不再减少，冷却，即得Al2O3

【解析】

正极材料主要含LiCoO2、Al、C，加入NaOH溶液，Al与NaOH反应生成NaAlO2溶液，剩余固体在空气中灼烧，C变成CO2，剩余的LiCoO2与H2SO4溶液和H2O2溶液发生氧化还原反应：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O，沉淀时发生反应Co2++C2O42-+2H2O===CoC2O4·2H2O，得到滤液Y为LiSO4等，根据分析可以解答问题。

根据上述分析可得：

(1) 提高铝的去除率的措施有加快反应速率或延长反应时间，故答案为：加快反应速率或延长反应时间；

(2) 剩余固体在空气中灼烧，C变成CO2，因此灼烧的目的是除去C，故答案为除去C；

(3) LiCoO2与H2SO4溶液和H2O2溶液发生氧化还原反应，反应方程式为：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O，故答案为：2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O；

(4) 用盐酸代替H2SO4和H2O2，也可达到“还原”的目的，但会产生有毒的Cl2，故答案为：会产生有毒的Cl2；

(5)证明Co2+已沉淀完全的实验操作及现象：静置，在上层清液中继续滴加H2C2O4溶液，若不出现浑浊，则Co2+已沉淀完全；

(6) “滤液X”为NaAlO2溶液，由“滤液X”制备纯净的Al2O3的实验方案为：向“滤液X”中滴加H2SO4溶液，适时用pH试纸测溶液的pH，当pH介于6~8时，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，直至滤液加BaCl2溶液不再出现白色浑浊为止，将所得沉淀灼烧至沉淀不再减少，冷却，即得Al2O3。