Question

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO₂）、铝箔和有机物导电剂等。现利用以下流程回收正极材料中的某些资源。

请回答下列问题：

（1）用硫酸和过氧化氢酸浸时，一般在90℃下进行，写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学反应方程式                                    。当有1mol LiCoO₂参加反应时，得到氧化产物的质量为                        。

（2）常温条件下调pH时，若使Al³⁺完全沉淀所需最小的pH为             （保留整数）。（已知：离子浓度等于或小于1．×10^-6时，认为其完全沉淀；Al（OH）₃的Ksp=1．13×10^-33）

（3）操作1的名称是                          。 

（4）从平衡角度进行解释生成CoCO₃固体的原因                                。 

（5）钴元素与铁元素都属于第VIII族，它们的化合物有相似的性质。Co（OH）₂在空气中加热时，钴元素在固体残留物中的百分含量有如下图所示的变化。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则A点时，剩余固体的成分为___________（填化学式）；在550-600℃范围内，剩余固体的成分为                     （填化学式）。

Answer

（1）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2= Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O、2Al +3H2SO4 =Al2（SO4）3 +3H2↑；16g（2）5（3）萃取分液（4）HCO3- H++CO32- 溶液中Co2+浓度与CO32- 浓度积即为浓度积大于CoCO3的Ksp 向生成沉淀的方向移动（5）Co2O3；CoO、Co3O4

【解析】

试题分析：

（1）根据工艺流程中酸浸的过程中发生氧化还原反应有2LiCoO2+3 H2SO4+ H2O2=Li2SO4+2 CoSO4+O2↑+4H2O；有Al（OH）3固体和题干中的铝箔，易推知有铝与H2SO4溶液反应。所以离子方程式为：2Al +6H+ =2Al3+ +3H2↑；因为反应是温度80℃，还会发生双氧水制氧气的反应：2H2O =O2↑+ 2H2O；

（2）离子浓度等于或小于1．0×10-6时，认为其完全沉淀；（OH-）3的Ksp/1．0×10-6= 1．13×10-33/1．0×10-6 ，OH-=10-9 mol·L-1，其pH=5；

（4）平衡移动原理，溶液中HCO3- H++CO32-  Co2+浓度与CO32- 浓度积即为浓度积大于CoCO3的Ksp 向生成沉淀的方向移动；

（5）联想Fe的氧化物，可能为Co 2 O 3 、CoO、Co 3 O 4 。118/166×100%=71．1%，即为A点；59×3/241×100%=73．4% ，即B点；59/75×100%=78．7% 。在550-600℃范围内，剩余固体的成分为Co3 O 4和 Co 2 O 3 。

考点：工业流程、氧化还原反应、信息型方程式书写、Ksp计算、物质分离和提纯、化学平衡移动原理