Question

LiCoO₂（钴酸锂）是锂离子电池的正极材料。以某海水为原料制备钴酸锂的一种流程如下：

已知如下信息：

①该海水中含浓度较大的LiCl，含少量MgCl₂、CaCl₂、MnCl₂等。

②碳酸锂的溶解度与温度关系如图所示：

③常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下：

物质	Li2CO3	MgCO3	CaCO3	MnCO3	Mg(OH)2
Ksp	2.5×10^^2	6.8×10^^6	2.8×10^^9	2.3×10^^11	6.0×10^^10

请回答下列问题：

（1）LiCoO₂中钴的化合价为________。滤渣1主要成分有MgCO₃、Mg(OH)₂、CaCO₃和__________（填化学式）。

（2）调节pH=5的目的是__________。

（3）“沉锂”包括过滤、洗涤等，宜用_________（填“热水”或“冷水”）洗涤Li₂CO₃。加入纯碱的量与锂回收率的关系如表所示：

序号		沉淀质量/g	碳酸锂含量/%	锂回收率/%
①	0.9∶1	10.09	92.36	77.67
②	1.0∶1	10.97	90.19	82.46
③	1.1∶1	11.45	89.37	85.27
④	1.2∶1	12.14	84.82	85.45

从生产成本考虑，宜选择_______（填序号）方案投料。

（4）“除杂2”中调pH=13时c(Mg²⁺)=_________mol·L^-1。

（5）“合成”中采用高温条件，放出一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。写出“合成”发生反应的化学方程式________。

（6）在“合成”中制备1 mol LiCoO₂转移电子的物质的量为__________。

Answer

＋3 MnCO3 除去过量的Na2CO3，避免蒸发浓缩时析出Li2CO3 热水 ③ 6.0×10-8 2Li2CO3＋4CoCO3＋O24LiCoO2＋6CO2 1mol

【解析】

（1）LiCoO2中锂为＋1价，氧为-2价，则钴为＋3价。由表中溶度积知，碳酸锰难溶于水，因此滤渣1中主要有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和MnCO3。。答案为：＋3；MnCO3；

（2）加入盐酸除去过量的碳酸钠，否则碳酸锂会在浓缩时析出，损失锂元素。答案为：除去过量的Na2CO3，避免蒸发浓缩时析出Li2CO3；

（3）碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤比冷水好，减小锂元素损失。从投料比看出，序号③的比例中，投入碳酸钠量较小，锂回收率较高，可降低生产成本。答案为：热水；③；

（4）pH=13，c(OH－)=1×10－1 mol·L－1，c(Mg2)==6.0×10－8 mol·L－1。答案为：6.0×10－8；

（5）在合成中钴的反应中钴的化合价升高，必有O2参与反应，副产物是CO2。答案为：2Li2CO3＋4CoCO3＋O24LiCoO2＋6CO2；

（6）Co元素化合价从+2升高到+3价，生成1 mol LiCoO2转移1 mol电子。答案为：1mol。