Question

从废旧锂离子二次电池(主要成分为，还含有少量石墨和金属钢売、铝箔等杂质)中回收钴和锂的工艺流程如下：回答下列问题：

(1)的电子式为__________。“碱浸”的目的是____________。

(2)“酸浸”过程中发生反应的离子方程式为______________，浸渣中含有的主要成分是_______________________。

(3)“萃取净化”除去的杂质离子除外，还有________(填离子符号)

(4)“苯取分离“中钴、锂的萃取率与平衡时溶液的关系如图所示，一般选择5左右，理由是_____________________________________。

(5)“沉锂“中的溶解度随温度变化的曲线如图所示：

①根据平衡原理分析在水中的溶解度随温度变化的原因______________。

②为获得高纯，提纯操作依次为热过滤、_______、烘干。

③若“沉锂”中，加入等体积等浓度溶液，则此时沉锂率为________________。(已知的为)

Answer

除去铝 石墨 在5左右时钴、锂的分离效率最高 溶解过程为放热反应，温度升高，溶解度减少 洗涤 88.0%

【解析】

废旧锂离子二次电池含有LiCoO2、少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙，加入氢氧化钠溶液除去铝。碱浸后的固体中加入硫酸和双氧水与LiCoO2反应生成Li2SO4和COSO4，硫酸与金属钢壳反应，会有少量二价亚铁离子的生成，在双氧水的作用下，转化为三价铁离子，分离出浸渣。滤液中加入萃取剂A，除去Ni2+、Fe3+。“萃取净化”后的溶液中加入萃取剂B，“苯取分离“钴和锂，有机相中加入硫酸反萃取，生成CoSO4，水溶液中加入Na2CO3生成Li2CO3沉淀，据此分析解答。

（1）为离子化合物，电子式为；废旧锂离子二次电池含有LiCoO2、少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔等，加入氢氧化钠溶液，只有铝与其反应，其他成分不反应，故目的是除去铝。

因此，本题正确答案是： ；除去铝；

（2）LiCoO2中钴显+3价，从后面可以看出钴显+2价，除加入硫酸和双氧水外，没有加入还原剂了，所以双氧水作还原剂，生成氧气，故离子方程式为；石墨不溶解，存在于滤渣中。

因此，本题正确答案是：；石墨；

（3）二次电池中含有镀镍金属钢壳，加入硫酸，会有少量二价亚铁离子的生成，在双氧水的作用下，转化为三价铁离子，存在于滤液中，故加入萃取液A，净化时，除了镍离子外，还有少量的铁离子。

因此，本题正确答案是：；

（4）由图可知，pH值2~5，随pH值的增加，萃取率在增加，当pH达到5左右，萃取率很高，接近100%，而若pH值再增加，萃取锂的含量将增加，萃取钴纯度下降，故pH一般选择5左右进行萃取实验，使分离效率最高。

因此，本题正确答案是：在5左右时钴、锂的分离效率最高；

（5）①由图可知，溶解度随温度的升高而降低，根据平衡移动的原理，温度升高，平衡向吸热方向进行，故此溶解为放热过程。

因此，本题正确答案是：溶解过程为放热反应，温度升高，溶解度减少；

② 对物质进行提纯，在过滤和烘干之间，必须洗涤，以保证得到物质纯度较高。

因此，本题正确答案是：洗涤；

③加入等体积等浓度Na2CO3溶液，加入后体积变为原来的两倍，故浓度变为原来的一半，即c(Li+)=c(CO32-)=0.5mol/L，2Li++CO32-=Li2CO3，故碳酸根过量，反应后c(CO32-)=0.25mol/L，根据为，从而求得c(Li+)=0.06mol/L，故沉锂率为100%=88.0%。

因此，本题正确答案是：88.0%。