Question

利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。

（1）利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________溶液（填化學(xué)式），陽極電極反應(yīng)式為__________ ，電解過程中Li⁺向_____電極遷移（填“A”或“B”）。

（2）利用鈷渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制備鈷氧化物的工藝流程如下：

Co(OH)₃溶解還原反應(yīng)的離子方程式為____________________________________，鐵渣中鐵元素的化合價(jià)為___________，在空氣中煅燒CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO₂的體積為1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則鈷氧化物的化學(xué)式為__________。

Answer 1

【答案】（1）LiOH；2Cl^－－2e^－=Cl₂↑；B

       （2）2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃^2－=2Co²⁺+SO₄^2－+5H₂O；+3；Co₃O₄

【解析】（1）B極區(qū)由H⁺得到電子生成H₂，同時(shí)生成LiOH，則B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液；電極A為陽極，陽極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液，根據(jù)放電順序，陽極上Cl^－失去電子，則陽極電極反應(yīng)式為：2Cl^－－2e^－=Cl₂↑；在電解池中，陽離子向陰極移動(dòng)，故電解過程中Li⁺向B電極遷移。

（2）在酸性條件下，Co(OH)₃首先與H⁺反應(yīng)生成Co³⁺，Co³⁺具有氧化性，把SO₃^2－氧化為SO₄^2－，配平可得離子方程式：2Co(OH)₃+4H⁺+SO₃^2－=2Co²⁺+SO₄^2－+5H₂O；氯酸鈉和臭氧具有氧化性，可將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，故鐵渣中鐵元素的化合價(jià)應(yīng)該為+3價(jià)；CO₂的物質(zhì)的量為：1.344L÷22.4L/mol=0.06mol，根據(jù)CoC₂O₄的組成可知Co元素物質(zhì)的量為0.03mol，設(shè)鈷氧化物的化學(xué)式為Co_xO_y，根據(jù)元素的質(zhì)量比可得：59x∶16y=（0.03mol×59g/mol）∶（2.41g－0.03mol×59g/mol），解得x∶y=3∶4，則鈷氧化物的化學(xué)式為：Co₃O₄。