Question

【題目】金屬是重要但又匱乏的戰略資源。從廢舊鋰電池的電極材料（主要為附在鋁箔上的LiCoO2，還有少量鐵的氧化物）中回收鈷的一種工藝流程如圖：

請回答下列問題：

(1)在焰色反應實驗中，可用鈷玻璃觀察鉀元素的焰色，該鈷玻璃的顏色為__。

(2)溶液A中溶質除NaOH外，還有__。

(3)如將硫酸改為鹽酸浸取“鈷渣“，也可得到Co2+。

①浸取時，為提高”鈷渣”中浸取率，可采取的措施有__（任寫一條）。

②工業生產中一般不用鹽酸浸取“鈷渣”，其原因是__。

③“鈷渣”中LiCoO2溶解時的離子方程式為__。

(4)在“濾液1”中加入20﹪Na2CO3溶液，目的是__；檢驗“濾液1”中Fe2+是否完全被氧化、不能用酸性KMnO4溶液，原因是__。

(5)”鈷沉淀”的化學式可表示為CoCO3·yCo(OH)2。稱取5.17g該樣品置于硬質玻璃管中，在氮氣中加熱。使樣品完全分解為CoO，生成的氣體依次導入足量的濃硫酸和堿石灰中，二者分別增重0.54g和0.88g。則“鈷沉淀”的化學式為__。

Answer 1

【答案】藍色 NaAlO2 粉碎、攪拌、升高溫度 LiCoO2可氧化鹽酸，產生的Cl2會污染環境 8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O 調節溶液pH，使Fe3+轉換為Fe(OH)3沉淀 Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色 2CoCO3·3Co(OH)2

【解析】

電極材料的成分為LiCoO2、Al、鐵的氧化物，加入NaOH溶液后，只有Al溶解，轉化為NaAlO2而成為溶液A的主要成分；濾渣中含有LiCoO2及鐵的氧化物，加入H2SO4和Na2S2O3，此時LiCoO2及鐵的氧化物溶解，Co被還原為Co2+，Fe3+被還原為Fe2+；過濾所得濾液中加入NaClO3作氧化劑，將Fe2+氧化為Fe3+，加入Na2CO3調節溶液的pH，使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀；過濾出Fe(OH)3，所得濾液中加入NaF，將Li+轉化為LiF沉淀；濾液中加入Na2CO3溶液，Co2+轉化為鈷沉淀。據此解答。

(1)觀察鉀元素焰色的鈷玻璃，顏色為藍色。答案為：藍色；

(2)由以上分析知，溶液A中溶質除NaOH外，還有NaAlO2。答案為：NaAlO2；

(3)①浸取時，為提高”鈷渣”中浸取率，可采取粉碎、攪拌、升高溫度、適當增大硫酸濃度等措施。答案為：粉碎、攪拌、升高溫度；

②工業生產中一般不用鹽酸浸取“鈷渣”，則表明鹽酸中的Cl-可能會被氧化為Cl2，從而得出其原因是LiCoO2可氧化鹽酸，產生的Cl2會污染環境。答案為：LiCoO2可氧化鹽酸，產生的Cl2會污染環境；

③“鈷渣”中加入H2SO4和Na2S2O3，LiCoO2溶解，+3價Co被還原為Co2+，離子方程式為8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O。答案為：8LiCoO2＋S2O32-＋22H+=8Li+＋8Co2+＋2SO42-＋11H2O；

(4)在“濾液1”中的Fe3+需要除去，加入20﹪Na2CO3溶液的目的是調節溶液pH，使Fe3+轉換為Fe(OH)3沉淀；檢驗“濾液1”中Fe2+是否完全被氧化、不能用酸性KMnO4溶液，主要是考慮某些離子的干擾作用，原因是Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色。答案為：調節溶液pH，使Fe3+轉換為Fe(OH)3沉淀；Co2+、S2O32-也能使KMnO4溶液褪色；

(5)n(H2O)=n[Co(OH)2]==0.03mol，n(CO2)=n(CoCO3)==0.02mol，從而得出1:y=0.02mol:0.03mol=2:3，y=，則“鈷沉淀”的化學式為2CoCO3·3Co(OH)2。答案為：2CoCO3·3Co(OH)2。