Question

【題目】離子電池的應用很廣，其正極材料可再生利用。某離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)，導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發生的反應為：6C+xLi++xe-＝LixC6。現欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件末給出)。

(1) LiCoO2中，Co元素的化合價為____________。

(2)寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式_____________________________________。

(3)采用H2SO4和H2O2的混合液進行“酸浸”，一般在80℃下進行，寫出該步驟中發生的所有氧化還原反應的化學方程式:__________________________________________。可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點是___________________________。

(4)寫出“沉鈷“過程中發生反應的化學方程式_________________________________。

(5)充放電過程中，發生LiCoO2與LixCoO2之同的轉化，寫出放電時電池反應方程式_________.

Answer 1

【答案】+3 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O 有氯氣生成，污染較大，引入氯離子雜質，在后續步驟中難以分離 CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解析】

（1）根據化合物中，化合價的代數和為0知，LiCoO2中，Co元素的化合價為+3價；

（2）正極中含有鋁，鋁易溶于強堿溶液生成AlO2-；

（3）酸浸時反應物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4；由題中信息知LiCoO2具有強氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，且引入氯離子雜質，在后續步驟中難以分離；

（4）“沉鈷”過程中硫酸鈷和碳酸氫銨反應生成碳酸鈷沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水；

（5）充放電過程中，Li1-xCoO2和LixC6發生氧化還原反應生成LiCoO2和C。

（1）根據化合物中，化合價的代數和為0知，LiCoO2中，Co元素的化合價為+3價，故答案為：+3；

（2）正極中含有鋁，鋁易溶于強堿溶液生成AlO2-，反應的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；

（3）酸浸時反應物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反應方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由題中信息知LiCoO2具有強氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，且引入氯離子雜質，在后續步驟中難以分離，故答案為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；有氯氣生成，污染較大，引入氯離子雜質，在后續步驟中難以分離；

（4）“沉鈷”過程中硫酸鈷和碳酸氫銨反應生成碳酸鈷沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應方程式為CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，故答案為：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；

（5）充放電過程中，Li1-xCoO2和LixC6發生氧化還原反應生成LiCoO2和C，反應方程式為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C，故答案為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。