解答题-工业流程题 适中0.65 引用2 组卷336
为保护环境,充分利用钴资源,一种以废旧钴酸锂电池材料(正极材料主要含有LiCoO2、铝箔及金属钢壳)回收钴酸锂的工艺流程如下:
已知一定条件下,部分金属阳离子形成氢氧化物的pH如下表:
请回答下列问题:
(1)废旧钴酸锂电池需经放电、拆解、粉碎预处理。放电方式为电化学放电,可以将废旧电池浸泡在_________ (填标号)中进行放电。粉碎的目的是_________ 。
A. Na2SO4溶液
B.98%的H2SO4溶液
C.酒精
(2)“酸浸”过程中,除加入H2SO4,还要加入H2O2。
①H2O2的作用是_________ (填标号)。
A.做氧化剂
B.做还原剂
C.既做氧化剂又做还原剂
②H2O2促进了LiCoO2在H2SO4中转化为CoSO4,该反应的离子方程式为_________ 。
③相同条件下,“酸浸”时钴的浸出率随温度变化如右图所示,此时温度控制在80°C左右的原因为_________ 。
(3)“调pH”时,溶液应控制的pH范围为_________ ,选用的最佳试剂是_________ (填标号)。
A. H2SO4 B. CoCO3 C.石灰乳 D. NaOH
(4)高温时,CoC2O4和Li2CO3生成LiCoO2的同时放出CO2。此反应的化学方程式为_________ 。
已知一定条件下,部分金属阳离子形成氢氧化物的pH如下表:
离子 | Co3+ | Fe3+ | Co2+ | Fe2+ | Al3+ |
开始沉淀的pH | 0.3 | 2.7 | 7.2 | 7.6 | 3.6 |
完全沉淀的pH | 1.1 | 3.2 | 9.2 | 9.6 | 5.2 |
(1)废旧钴酸锂电池需经放电、拆解、粉碎预处理。放电方式为电化学放电,可以将废旧电池浸泡在
A. Na2SO4溶液
B.98%的H2SO4溶液
C.酒精
(2)“酸浸”过程中,除加入H2SO4,还要加入H2O2。
①H2O2的作用是
A.做氧化剂
B.做还原剂
C.既做氧化剂又做还原剂
②H2O2促进了LiCoO2在H2SO4中转化为CoSO4,该反应的离子方程式为
③相同条件下,“酸浸”时钴的浸出率随温度变化如右图所示,此时温度控制在80°C左右的原因为
(3)“调pH”时,溶液应控制的pH范围为
A. H2SO4 B. CoCO3 C.石灰乳 D. NaOH
(4)高温时,CoC2O4和Li2CO3生成LiCoO2的同时放出CO2。此反应的化学方程式为
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工业上常以锂辉矿(主要成分为 LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂,其中一种工艺流程如下
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
②Li2CO3的溶解度随温度变化如图所示,试回答下列问题:
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过___________ 来提高浸取率。
(2)反应I中应调节pH范围为___________ ,沉淀A的成分除H2SiO3、CaCO3、Al(OH)3外,还有___________ 。
(3)加入H2O2的目的___________ ,写出对应的离子方程式___________ ,若用HNO3替代H2O2的不足之处是___________
(4)反应Ⅱ的离子方程式为___________ 。
(5)洗涤Li2CO3沉淀要使用___________ (选填“热水”或“冷水”),理由是___________ 。
(6)磷酸亚铁锂电池是锂电池的一种,在工作时,正极发生LiFePO4和FePO4的转化,该电池放电时正极的电极反应式为___________ 。
(7)工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4,该反应的化学方程式为___________
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物 | 开始沉淀pH | 完全沉淀pH |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Al(OH)3 | 3.7 | 4.7 |
Mg(OH)2 | 9.6 | 11.0 |
②Li2CO3的溶解度随温度变化如图所示,试回答下列问题:
(1)酸浸时,为了提高浸取率可采取升高温度、粉碎矿石、搅拌、过滤后再次浸取等措施还可通过
(2)反应I中应调节pH范围为
(3)加入H2O2的目的
(4)反应Ⅱ的离子方程式为
(5)洗涤Li2CO3沉淀要使用
(6)磷酸亚铁锂电池是锂电池的一种,在工作时,正极发生LiFePO4和FePO4的转化,该电池放电时正极的电极反应式为
(7)工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4,该反应的化学方程式为
三氧化二镍(Ni2O3)经常用于制造镍氢电池,也可用于镍粉的制造,工业上利用含镍废料(主要成分为镍、铝、铁及其氧化物、碳等)回收其中的镍并制备Ni2O3的工艺流程如下所示:
已知:①NiCl2易溶于水,在该实验条件下H2O2、Fe3+不能氧化Ni2+
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
③反萃取的反应原理为NiR2+2H+Ni2++2HR
(1)“预处理”操作目的是除去镍废料表面的矿物油污,可选用试剂为___________ (填标号)。
A. 酒精 B.纯碱溶液 C.NaOH溶液
(2)酸浸时镍的浸出率与温度的关系如图所示,温度高于40℃时镍的浸出率开始下降,主要原因可能是___________ (从两个角度分析)。
(3)“氧化”时主要反应的离子方程式是___________ 。
(4)利用上述表格数据,可计算出Fe(OH)3的Ksp=___________ (用科学记数法表示,已知lg2=0.3),若“氧化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1 mol/L,则“调pH”应控制的pH范围是___________ 。
(5)向有机相中加入溶液能进行反萃取的原因为___________ (用化学平衡移动原理解释)。
(6)资料显示,硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系:
从NiSO4溶液获得稳定的NiSO4·6H2O晶体的操作依次是___________ 。
(7)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池(碱性),该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,则放电时负极的电极反应式为___________ 。
已知:①NiCl2易溶于水,在该实验条件下H2O2、Fe3+不能氧化Ni2+
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 | Ni2+ | Al3+ | Fe3+ | Fe2+ |
开始沉淀时(c=0.010mol/L)的pH | 7.2 | 3.7 | 2.2 | 7.5 |
完全沉淀时(c=1.0×10-5mol/L)的pH | 8.7 | 4.7 | 3.2 | 9.0 |
(1)“预处理”操作目的是除去镍废料表面的矿物油污,可选用试剂为
A. 酒精 B.纯碱溶液 C.NaOH溶液
(2)酸浸时镍的浸出率与温度的关系如图所示,温度高于40℃时镍的浸出率开始下降,主要原因可能是
(3)“氧化”时主要反应的离子方程式是
(4)利用上述表格数据,可计算出Fe(OH)3的Ksp=
(5)向有机相中加入溶液能进行反萃取的原因为
(6)资料显示,硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如下关系:
温度 | 低于30.8℃ | 30.8℃-53.8℃ | 53.8℃-280℃ | 高于280℃ |
晶体形态 | NiSO4·7H2O | NiSO4·6H2O | 多种结晶水合物 | NiSO4 |
(7)有机相提取的Ni2+再生时可用于制备镍氢电池(碱性),该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH,则放电时负极的电极反应式为
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