Question

【題目】廢舊鋰離子電池的回收利用的意義重大，其正極廢料的主要成分是LiCoO2、鋁、炭黑及其他雜質，回收利用的流程如下：

已知“溶液A”中主要金屬離子是Co2+、Li+，還含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+。

（1）步驟①中鋁溶解的離子方程式為_________________，固體X的成分是_________。

（2）步驟②中LiCoO2固體溶解的化學方程式為_______________ ，該反應的還原劑是_______。

（3）母液中含量最大的三種離子是_________。

（4） (NH4)2C2O4是一種化學實驗室常用的試劑，預測其溶解性___________(填“可溶于水”或“不溶于水”)。一定溫度下，(NH4)2C2O4固體可分解出NH3和CO等物質，思考其它的產物并寫出其分解的化學方程式__________________。

Answer 1

【答案】 2Al+2OH-+2H2O=2A1O2-+3H2↑ Al(OH)3 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O H2O2 NH4+、Li+、 SO42 可溶于水 (NH4)2C2O4= 2NH3↑+CO↑+CO2↑+H2O

【解析】試題分析：正極廢料中含有LiCoO2和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液含有偏鋁酸鈉，在浸出液中加入稀硫酸生成氫氧化鋁，灼燒、電解可得到鋁，濾渣為LiCoO2，將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li2SO4、CoSO4，反應的離子方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由題給信息可知A溶液主要的金屬離子是Co2+、Li+，還含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+，陰離子是SO42-；經除雜后加入草酸銨，可得到CoC2O4固體，母液中含有Li+、NH4+ 、SO42-，加入飽和碳酸鈉溶液后過濾，最后得到碳酸鋰固體。（4）銨鹽易溶于水；(NH4)2C2O4固體可分解出NH3和CO，碳元素化合價由+3降低為+2，根據得失電子守恒守恒，應該有碳元素化合價由+3升高為+4；

解析：根據以上分析，（1）鋁能與氫氧化鈉反應生成AlO2-的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，AlO2-與適量稀硫酸反應，可生成Al(OH)3沉淀；

（2）酸浸時反應物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，根據得失電子守恒，反應方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O， H2O2中 O元素化合價升高，H2O2為還原劑；

（3）浸出渣加入硫酸、雙氧水得到“溶液A”， “溶液A”中主要金屬離子是Co2+、Li+，陰離子是SO42-；加入草酸銨生成CoC2O4固體，提純后，母液中含有Li+、NH4+、SO42-等離子；（4）銨鹽易溶于水，所以(NH4)2C2O4可溶于水；(NH4)2C2O4固體可分解出NH3和CO，碳元素化合價由+3降低為+2，根據得失電子守恒守恒，應該有碳元素化合價由+3升高為+4，生成二氧化碳，反應方程式為(NH4)2C2O4= 2NH3↑+CO↑+CO2↑+H2O。