Question

2019年诺贝尔化学奖授予在开发锂离子电池方面做出卓越贡献的三位化学家。锂离子电池的广泛应用要求处理锂电池废料以节约资源、保护环境。锂离子二次电池正极铝钴膜主要含有LiCoO₂、A1等，处理该废料的一种工艺如下图所示：

回答下列问题：

(l) Li的原子结构示意图为____，LiCoO₂中Co的化合价是____。

(2)“碱浸”时Al溶解的离子方程式为________。

(3)“酸溶”时加入H₂O₂的目的是____，调节pH后所得滤渣主要为____。

(4)“沉钴”的离子方程式为________。

(5)配制100mL l.0mol/L (NH₄)₂C₂O₄溶液，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要____。

(6)取CoC₂O₄固体4.41g在空气中加热至300℃，得到钴的氧化物2.41g，则该反应的化学方程式为____。

Answer

+3 2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2-+ 3H2↑ 将LiCoO2中的Co（Ⅲ）还原为+2价 LiOH Co2++C2O42-=CoC2O4↓ 100mL容量瓶、胶头滴管 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

铝钴膜主要含有LiCoO2、A1等，将废料先用碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液中含有偏铝酸钠，滤渣为LiCoO2，将滤渣用双氧水、硫酸处理后生成Li2SO4、CoSO4，然后加入氨水调节溶液的pH，生成氢氧化锂沉淀从而除去锂离子，最后对滤液用草酸铵洗涤处理，经过一系列处理得到草酸钴，据此分析解答。

(1)锂是3号元素，原子结构示意图为；LiCoO2中Li显+1价，氧元素显-2价，设钴元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：(+1)+x+(-2)×2=0，则x=+3；

(2)“碱浸”时Al溶解于氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑；

(3)“酸溶”时加入H2O2，可以将LiCoO2中的Co(Ⅲ)还原为+2价，用氨水调节pH，将锂离子转化为氢氧化锂沉淀，所得滤渣主要为LiOH；

(4)“沉钴”中CoSO4与草酸铵反应生成草酸钴，反应的离子方程式为Co2++C2O42-=CoC2O4↓；

(5)配制100mL l.0mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要经过称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要100mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；

(6)4.41 g CoC2O4的物质的量为=0.03mol，其中含有钴元素的质量=0.03mol×59g/mol=1.77g，因此钴的氧化物中含有氧元素的质量=2.41g-1.77g=0.64g，氧元素的物质的量==0.04mol，因此该钴的氧化物为Co3O4，钴元素被氧化，因此反应物中需要氧气参与，根据元素守恒，生成物中还有二氧化碳，反应的方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。