Question

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K_sp＝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________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3- 2LiCoO2+8HCl=2CoCl2+Cl2↑+4H2O+2LiCl C 0.02 加入适量盐酸（或通入适量氯化氢气体）

【解析】

废旧钴酸锂镍离子电池主要含有Fe、Al、碳的单质和LiCoO2，初步处理，加碱浸泡，铝和碱液反应生成偏铝酸盐和氢气，固体残渣为：Fe、C的单质和LiCoO2，加盐酸Fe+2H+=Fe2++H2↑，2LiCoO2+8H++2Cl-=2Li++2Co2++Cl2↑+4H2O，沉淀为C，滤液A为Fe3+、Li+、Co3+、Cl-，加入草酸铵，过滤沉淀为CoC2O4•2H2O，滤液B为：Fe3+、Li+、Cl-，加入碳酸钠，发生的离子反应为2Li++CO32-=Li2CO3↓，滤液C为Fe3+、Cl-，加入氧化剂防止铁离子被还原得氯化铁溶液，据此分析解答。

(1)废旧电池初步处理为粉末状的目的是：增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率；

(2)从含铝废液得到Al(OH)3的离子反应方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

(3)LiCoO2中Li为+1价，Co为+3价，具有氧化性，HCl中-1价的氯具有还原性，向固体残渣中加入盐酸时，Co(+3→+2)，Cl(-1→0)，最小公倍数为1，因Cl2为双原子分子，所以LiCoO2前系数为2，根据原子守恒，未知物为水，所以反应为：2LiCoO2+8HCl=2LiCl+2CoCl2+Cl2↑+4H2O；

(4)上述分析可知，滤渣的主要成分为C；

(5)将浓度为0.02mol•L-1的Li2SO4和浓度为0.02mol•L-1的Na2CO3溶液等体积混合，计算得到溶液中c(Li+)=0.02mol/L，c(CO32-)=0.01mol/L，计算浓度商Qc=c2(Li+)×c(CO32-)=4×10-6＜Ksp=8.64×10-4，无沉淀生成，则此时溶液中Li+浓度为0.02mol/L；

(6)氯化铁溶液中氯化铁水解生成氢氧化铁和氯化氢，氯化氢是易挥发的物质，加热会促进水解生成氢氧化铁，从FeCl3溶液得到FeCl3•6H2O固体的操作关键是抑制氯化铁水解，加入适量盐酸(或通入适量氯化氢气体)。