解答题-工业流程题 较难0.4 引用1 组卷385
锂离子电池应用十分广泛,从废旧钻酸锂(LiCoO2)锂离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题。现欲利用图19所示的工艺流程回收废旧电池中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题:
已知:①滤液1中阳离子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等;
②两种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
(1)钴酸锂( LiCoO2)钴元素的化合价为___________ 。
(2)浸泡时加入Na2SO3的主要目的是______________________ ;可用盐酸代替H2SO4和Na2SO3的混合液,但缺点是______________________ 。
(3)滤液1中加入NaClO3的主要目的是______________________ (用离子方程式表示)。
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mo·L-1时已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是___________ 。【已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,1g3=0.52】
(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是___________ 。
(6)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,利用如图所示的装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为___________ (填化学式)溶液;阳极电极反应式为______________________ ;电解过程中Li+向___________ (填“A”或“B”)电极迁移。
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已知:①滤液1中阳离子有H+、Co2+、Fe2+、Al3+、Li+等;
②两种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
T/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
S(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
S(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
(2)浸泡时加入Na2SO3的主要目的是
(3)滤液1中加入NaClO3的主要目的是
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mo·L-1时已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是
(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是
(6)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,利用如图所示的装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为
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18-19高三上·广西南宁·阶段练习
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目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛,从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题,某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。
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已知:①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等;
②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
(1)钴酸锂(LiCoO2)中钴元素的化合价是_______________ 。
(2)上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_________________ 。
(3)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________ ;加入NaClO3的主要目的是____________ 。
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是____________ (保留一位小数)。{已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34,lg3=0.52}
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(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是_________ 。
(6)为得到高纯度的Li2CO3,需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示:
①电解时阳极的电解反应式为_____________________ 。
②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3,反应的化学方程式为__________ 。
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已知:①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等;
②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示:
T/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
S(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
S(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
(1)钴酸锂(LiCoO2)中钴元素的化合价是
(2)上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为
(3)滤液1中加入Na2SO3的主要目的是
(4)为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全)加入氨水调节pH的最小值是
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(5)滤液3中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,需要用“热水洗涤”的原因是
(6)为得到高纯度的Li2CO3,需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示:
①电解时阳极的电解反应式为
②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3,反应的化学方程式为
钴周期表第四周期第Ⅷ族元素,其化合物用途广泛,如:LiCoO2做锂电池的正极材料;草酸钴可用于指示剂和催化剂制备。
Ⅰ.(1)LiCoO2中钴元素的化合价为_______
(2)工业上将废锂电池的正极材料与过氧化氢溶液,稀硫酸混合加热,可得到CoSO4回收,反应的化学方程式为:______________ ;可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是____________
Ⅱ.利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
(3)浸出液中加NaClO3的目的是:______________ .
(4)请用平衡移动原理说明加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀的原因:____________
(5)滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是___________
(6)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=___________ 。
Ⅰ.(1)LiCoO2中钴元素的化合价为
(2)工业上将废锂电池的正极材料与过氧化氢溶液,稀硫酸混合加热,可得到CoSO4回收,反应的化学方程式为:
Ⅱ.利用一种含钴矿石[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
完全沉淀 | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
(3)浸出液中加NaClO3的目的是:
(4)请用平衡移动原理说明加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀的原因:
(5)滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是
(6)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)=
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