Question

【題目】離子電池的應(yīng)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(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：6C+xLi++xe-＝LixC6�，F(xiàn)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(jià)為____________。

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

(3)采用H2SO4和H2O2的混合液進(jìn)行“酸浸”，一般在80℃下進(jìn)行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________________________________�？捎名}酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是___________________________。

(4)寫出“沉鈷“過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________。

(5)充放電過程中，發(fā)生LiCoO2與LixCoO2之同的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池反應(yīng)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(zhì)，在后續(xù)步驟中難以分離 CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

【解析】

（1）根據(jù)化合物中，化合價(jià)的代數(shù)和為0知，LiCoO2中，Co元素的化合價(jià)為+3價(jià)；

（2）正極中含有鋁，鋁易溶于強(qiáng)堿溶液生成AlO2-；

（3）酸浸時(shí)反應(yīng)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(qiáng)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(zhì)，在后續(xù)步驟中難以分離；

（4）“沉鈷”過程中硫酸鈷和碳酸氫銨反應(yīng)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(fā)生氧化還原反應(yīng)生成LiCoO2和C。

（1）根據(jù)化合物中，化合價(jià)的代數(shù)和為0知，LiCoO2中，Co元素的化合價(jià)為+3價(jià)，故答案為：+3；

（2）正極中含有鋁，鋁易溶于強(qiáng)堿溶液生成AlO2-，反應(yīng)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(shí)反應(yīng)物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反應(yīng)方程式為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，由題中信息知LiCoO2具有強(qiáng)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(zhì)，在后續(xù)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(zhì)，在后續(xù)步驟中難以分離；

（4）“沉鈷”過程中硫酸鈷和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鈷沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應(yīng)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(fā)生氧化還原反應(yīng)生成LiCoO2和C，反應(yīng)方程式為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C，故答案為：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。