Question

【題目】從廢舊鋰離子二次電池（主要成分為LiCoO2，還含有少量石墨和鍍鎳金屬鋼殼、鋁箔以及鈣等雜質）中回收鈷和鋰的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）“堿浸”的目的是_______。

（2）“酸浸”過程中LiCoO2發生反應的離子方程式為：___________________________

浸渣中含有的主要成分是________________。

（3）“萃取凈化”除去的雜質離子有Ni2+外，還有_______。

（4）“萃取分離”中鈷、鋰萃取率與平衡pH關系如圖所示， pH一般選擇5左右，理由是________。

（5）“沉鋰”中Li2CO3溶解度隨溫度變化曲線如下圖所示：

①根據平衡原理分析Li2CO3在水中溶解度隨溫度變化的原因_____________________。

②為獲得高純Li2CO3，提純操作依次為趁熱過濾、________、烘干。

③若“沉鋰”中c(Li+)=1.0 mol·L1，加入等體積等濃度Na2CO3溶液，此時實驗所得沉鋰率為________。（已知Li2CO3的Ksp為9.0×10-4）

Answer 1

【答案】 除去鋁 2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O 石墨、硫酸鈣 Fe3+ 分離效率最高 Li2CO3溶解過程為放熱反應 洗滌 88.0%

【解析】分析：本題是化學流程圖問題，主要是判斷清楚每步反應的投料和產出，各個步驟的流程，最后分析清楚雜質是如何除去的。

詳解：（1）“堿浸”的目的是用氫氧化鈉溶液將其中的Al溶解。

（2）LiCoO2中Co為+3價，最后生成的CoSO4中Co為+2價，所以酸浸這一步中，加入H2O2的目的是為了將+3價Co還原為+2價Co，所以反應的而梨子反應方程式為：2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O。浸渣中主要是不與酸反應的石墨以及生成的硫酸鈣沉淀。

（3）整個提取的過程中需要除去的雜質是Ca、Fe、Al、Ni；在前面的步驟中已經除去了Al和Ca，所以萃取凈化應該要除去Ni2+和Fe3+。

（4）由圖示在pH為5左右的時候，Co和Li的萃取率差異最大，此時分離的效果最好。

（5）①圖中顯示隨著溫度升高，碳酸鋰的溶解度逐漸減小，所以褪色該物質溶于水的過程是放熱的。

②提取的過程為熱過濾，洗滌，干燥，所以答案為：洗滌。

③c(Li+)=1.0 mol·L1，加入等體積等濃度Na2CO3溶液，則碳酸鈉的濃度也是1.0 mol·L1，加入的瞬間溶液體積轉化為原來的2倍，濃度都是原來的一半，即c(Li+)= c(CO32-)=0.5 mol·L1，沉淀出碳酸鋰，所以碳酸根過量1倍，剩余c(CO32-)=0.25 mol·L1，帶入KSP的計算式得到c(Li+)= mol/L。因為兩溶液混合的瞬間c(Li+)=0.5mol/L，所以沉鋰率為(0.5－0.06)÷0.5=88%。