Question

【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予在開發(fā)鋰離子電池方面做出卓越貢獻(xiàn)的三位化學(xué)家。鋰離子電池的廣泛應(yīng)用要求處理鋰電池廢料以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。鋰離子二次電池正極鋁鈷膜主要含有LiCoO2、A1等，處理該廢料的一種工藝如下圖所示：

回答下列問(wèn)題：

(l) Li的原子結(jié)構(gòu)示意圖為____，LiCoO2中Co的化合價(jià)是____。

(2)“堿浸”時(shí)Al溶解的離子方程式為________。

(3)“酸溶”時(shí)加入H2O2的目的是____，調(diào)節(jié)pH后所得濾渣主要為____。

(4)“沉鈷”的離子方程式為________。

(5)配制100mL l.0mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要____。

(6)取CoC2O4固體4.41g在空氣中加熱至300℃，得到鈷的氧化物2.41g，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

Answer 1

【答案】 +3 2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2-+ 3H2↑ 將LiCoO2中的Co（Ⅲ）還原為+2價(jià) LiOH Co2++C2O42-=CoC2O4↓ 100mL容量瓶、膠頭滴管 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2

【解析】

鋁鈷膜主要含有LiCoO2、A1等，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過(guò)濾后得到的濾液中含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCoO2，將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li2SO4、CoSO4，然后加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH，生成氫氧化鋰沉淀從而除去鋰離子，最后對(duì)濾液用草酸銨洗滌處理，經(jīng)過(guò)一系列處理得到草酸鈷，據(jù)此分析解答。

(1)鋰是3號(hào)元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；LiCoO2中Li顯+1價(jià)，氧元素顯-2價(jià)，設(shè)鈷元素的化合價(jià)是x，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：(+1)+x+(-2)×2=0，則x=+3；

(2)“堿浸”時(shí)Al溶解于氫氧化鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為2Al + 2OH- +2H2O=2AlO2- + 3H2↑；

(3)“酸溶”時(shí)加入H2O2，可以將LiCoO2中的Co(Ⅲ)還原為+2價(jià)，用氨水調(diào)節(jié)pH，將鋰離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰沉淀，所得濾渣主要為LiOH；

(4)“沉鈷”中CoSO4與草酸銨反應(yīng)生成草酸鈷，反應(yīng)的離子方程式為Co2++C2O42-=CoC2O4↓；

(5)配制100mL l.0mol/L (NH4)2C2O4溶液，需要經(jīng)過(guò)稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容等步驟，需要的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要100mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；

(6)4.41 g CoC2O4的物質(zhì)的量為=0.03mol，其中含有鈷元素的質(zhì)量=0.03mol×59g/mol=1.77g，因此鈷的氧化物中含有氧元素的質(zhì)量=2.41g-1.77g=0.64g，氧元素的物質(zhì)的量==0.04mol，因此該鈷的氧化物為Co3O4，鈷元素被氧化，因此反應(yīng)物中需要氧氣參與，根據(jù)元素守恒，生成物中還有二氧化碳，反應(yīng)的方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。