Question

2019年诺贝尔化学奖颁发给来自美国、英国、日本的三位科学家，表彰他们在锂离子电池方面的研究贡献。锂离子电池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中主要含有钴酸锂(LiCoO₂)、Al等，处理该废料的一种工艺如下图所示：

回答下列问题：

(1)铝钴膜在处理前初步进行粉碎的目的是________________________。

(2)能够提高“碱浸”效率的方法有________________________(至少写两种)。

(3)“碱浸”时Al溶解的离子方程式为________________________。

(4)“酸溶”时加入H₂O₂的目的是________________________。

(5)溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示，则浸出过程的最佳条件是_______________________。

(6)配制250 mL 1.0 mol/L (NH₄)₂C₂O₄溶液，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外还需要________。

(7)取CoC₂O₄固体4.41g在空气中加热至300℃，得到钴的氧化物2.41g，则该钴的氧化物的化学式为________________________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等 将LiCoO2中+3价的Co还原为+2价 75℃，30min 250mL容量瓶、胶头滴管 Co3O4

【解析】

由流程可知，加入NaOH碱液浸泡，将Al充分溶解，过滤后得到的滤液为含有偏铝酸钠，滤渣为LiCoO2；加硫酸、过氧化氢，将LiCoO2还原，得到含有Li+和Co2+的溶液，加入氨水调节溶液pH，除去锂离子，滤渣主要为LiOH，再用草酸铵“沉钴”得到CoC2O4，以此来解答。

(1)铝钴膜在处理前初步进行粉碎可以增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率；

(2)适当增大NaOH的浓度、适当升高温度等都可以提高碱浸效率；

(3)Al可以和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为；

(4)根据后续流程可知Co元素由LiCoO2中的+3价变为了CoC2O4中的+2价，而双氧水具有一定的还原性，所以加入双氧水的目的为：将LiCoO2中+3价的Co还原为+2价；

(5)据图可知温度越高钴的浸出率越大，但30min后75℃和85℃条件下浸出率几乎相同，为了降低能耗温度应选75℃，而30min后浸出率几乎不变，所以时间选30min，即最佳条件为75℃，30min；

(6)配制250 mL 1.0 mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要250 mL容量瓶，以及定容时所需要的胶头滴管；

(7)取CoC2O4固体4.41 g在空气中加热至300℃，得到钴的氧化物2.41 g，n(CoC2O4)==0.03mol，根据元素守恒，氧化物中n(Co)=0.03mol，质量为m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g，则氧化物中m(O)=2.41g-1.77g=0.64g，所以n(O)==0.04mol，氧化物中n(Co)：n(O)=0.03mol：0.04mol=3:4，所以该氧化物为Co3O4。