Question

废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO₂及少量Al、Fe等)可通过下列方法回收钴、锂。

已知：①Co(OH)₂是两性氢氧化物。

请回答下列问题：

（1）浸出过程中为加快浸出速率，可以采取的措施有              (写出两点)。

（2）浸出过程中Na₂S₂O₃被氧化为Na₂SO₄的化学方程式为                 。

该过程中可用盐酸代替H₂SO₄和Na₂S₂O₃，但缺点是                  。

（3）滤渣的成分为            ，充入空气的目的是                    。

（4）沉钴过程中不使用NaOH溶液的原因是               。当溶液中c(Co²⁺)≤10^-5mol·L^-1时即认为沉淀完全，则需要控制x≥            (K_sp[Co(OH)₂]=1.0×10^-15)。制得的Co(OH)₂不宜在空气中长期放置，会被空气中的O₂氧化成Co(OH)₃，化学反应方程式为               。

（5）碳酸锂的溶解度随温度的变化如右图所示，则洗涤碳酸锂沉淀时应选         (填“热水”或“冷水”)。

Answer

（1）增大所加溶液的浓度、提高温度、将正极材料试样粉碎(或减小正极材料试样粒径)、搅拌等；

（2）8LiCoO2+Na2S2O3+11 H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11 H2O；易产生氯气，污染环境；

（3）Al(OH)3、Fe(OH)3；将Fe2+氧化为Fe3+；

（4）Co(OH)2是两性氢氧化物，能和强碱反应导致沉淀量减少；9；4Co(OH)2+O2+2H2O =4Co(OH)2；（5）热水；

【解析】

试题分析：（1）根据影响化学反应速率的因素，增大所加溶液的浓度、提高温度、将正极材料试样粉碎(或减小正极材料试样粒径)、搅拌等措施可以加快浸出速率，故答案为：增大所加溶液的浓度、提高温度、将正极材料试样粉碎(或减小正极材料试样粒径)、搅拌等；

（2）根据流程图，浸出过程中Na2S2O3被LiCoO2氧化为Na2SO4，反应的化学方程式为8LiCoO2+Na2S2O3+11 H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11 H2O；如用盐酸代替H2SO4和Na2S2O3，盐酸被氧化为氯气，会污染环境，故答案为：8LiCoO2+Na2S2O3+11 H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11 H2O；易产生氯气，污染环境；

（3）根据几种物质沉淀完全的pH数值可知，在pH=5时，生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3；为了除去Fe2+，可以充入空气将Fe2+氧化为Fe3+，在pH=5时一并除去，故答案为：Al(OH)3、Fe(OH)3；将Fe2+氧化为Fe3+；

（4）根据提示，Co(OH)2是两性氢氧化物，因此沉钴过程中不使用NaOH溶液，防止生成的Co(OH)2被NaOH溶液溶解；Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)c2(OH-)=10-5mol·L-1×c2(OH-)=1.0×10-15，解得：c(OH-)=1.0×10-5，pH=9，Co(OH)2在空气中长期放置，被空气中的O2氧化成Co(OH)3，反应的化学方程式为4Co(OH)2+O2+2H2O =4Co(OH)2，故答案为：Co(OH)2是两性氢氧化物，能和强碱反应导致沉淀量减少；9；4Co(OH)2+O2+2H2O =4Co(OH)2；

（5）碳酸锂的溶解度随温度的升高而降低，为了减少洗涤时碳酸锂的损失，应该选择热水进行洗涤，故答案为：热水。

考点：考查了物质的分离和提纯的相关知识。