Question

【題目】隨著鈷酸鋰電池的普及使用，從廢舊的鈷酸鋰電池中提取鋰、鈷等金屬材料意義重大。如圖是廢舊鉆酸鋰(LiCoO2)(含少量鐵、鋁、銅等元素的化合物)回收工藝流程：

（1）“拆解”前需進入“放電”處理的目的是__；用食鹽水浸泡是放電的常用方法，浸泡放電過程中產生的氣體主要有__。

（2）上述流程中將CoO2-轉化為Co3+的離子方程式為__。

（3）濾液1中加入Na2SO3的主要目的是__；加入NaClO3的主要目的是__。

（4）“沉鈷”過程中，(NH4)2C2O4的加入量(圖a)、沉淀反應的溫度(圖b)與鈷的沉淀率關系如圖所示：

根據圖沉鈷時應控制n(C2O42-)：n(Co2+)比為__，溫度控制在__℃左右。

Answer 1

【答案】防止在電池拆解過程中發生短路引起火災及操作人員觸電 H2、Cl2 4H++CoO2-=2H2O+Co3+ 將Co3++還原為Co2+ 將Fe2+氧化為Fe3+ 1.15 46

【解析】

由題給流程圖可知，廢舊的鈷酸鋰電池放電拆解后，通過灼燒除去碳和有機物后，用硫酸浸泡剩余物，CoO2-與硫酸反應轉化為Co3+離子，鐵和鋁元素的化合物溶于硫酸生成硫酸亞鐵和硫酸鋁，銅元素的化合物不溶于硫酸進入濾渣中；過濾后，向濾液1中先加入Na2SO3，將Co3+還原為Co2+，再加入NaClO3將Fe2+氧化為Fe3+，最后加入氨水調節溶液pH，使Fe3+和Al3+轉換為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀；過濾后，向濾液2中加入草酸銨，使Co2+轉化為CoC2O42H2O沉淀；過濾后，向濾液3中加入飽和碳酸鈉溶液，使Li+轉化為Li2CO3沉淀。

（1）電池在拆解過程中容易發生短路引起火災或導致操作人員觸電，則拆解前必須進行放電處理；用食鹽水浸泡放電過程實際是電解食鹽水的過程，電解時，氯離子在陽極失去電子發生氧化反應生成氯氣，水電離出的氫離子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣，故答案為：電池拆解過程中發生短路引起火災及操作人員觸電；H2、Cl2；

（2）用硫酸浸泡時，CoO2—與H+反應轉化為Co3+離子和水，反應的離子方程式為4H++CoO2—=2H2O+Co3+，故答案為：4H++CoO2—=2H2O+Co3+；

（3）Co3+具有氧化性，向濾液1中加入具有還原性的Na2SO3，能將Co3+還原為Co2+；亞鐵離子具有還原性，加入具有氧化性的NaClO3，能將Fe2+氧化為Fe3+，便于調節pH時，將Fe3+ +轉換為氫氧化鐵沉淀，故答案為：將Co3++還原為Co2+；將Fe2+氧化為Fe3+；

（4）由左圖可知，n(C2O42-)：n(Co2+)比為1.15時，鈷的沉淀率最大，效果最好；由右圖可知，沉淀反應溫度為46℃左右時，鈷的沉淀率最大，效果最好，故答案為：1.15；46。