Question

鈷是國民經(jīng)濟建設和國防建設不可缺少的重要原料之一，從鋰離子二次電池正極（LiCo0₂）廢料--鋁鈷膜中回收鈷的工藝如圖所示：

回答下列問題：
（1）寫出工業(yè)上用Al₂O₃制取鋁的化學方程式

 

（2）工藝圖中加入氫氧化鈉凈化的目的是

 

（3）為使鈷浸出．需將LiCo0₂的結(jié)構破壞，選擇在硫酸和雙氧水體系中進行浸出，請寫出浸出的化學方程式

 

（4）鋰可由電解制得，以石墨為陽極，低碳鋼為陰極，電解液為熔融的LiCI和KCI的混合液，電解槽壓為6.0-6.5V，這樣可得到純度為99%的鋰．
①在電解液中加人KCl的原因

 

②陰極產(chǎn)物與鎂的性質(zhì)相似，在常溫下與氮氣反應，請寫出其與氮氣反應的生成物與水的反應方程式

 

．
③已知陰極產(chǎn)物在500℃與氫氣能反應生成氫化物，請寫出該氫化物的電子式

 

（5）已知鈷與鐵的性質(zhì)相似，請寫出四氧化三鈷與氫碘酸反應的離子方程式

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：鋁鈷膜廢料的成分為LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調(diào)節(jié)濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀，通過加熱得到氧化鋁，再通過電解熔融氧化鋁獲得金屬Al；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，溶液中含有雜質(zhì)鋁離子，然后加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鋁沉淀從而除去鋁離子，最后對濾液用草酸銨洗滌處理，經(jīng)過一系列處理得到碳酸鋰和金屬Co，
（1）工業(yè)上通過電解熔融氧化鋁的方法獲得金屬鋁，據(jù)此寫出化學方程式；
（2）用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH在5.0左右，可以將鋁離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀而除去；
（3）根據(jù)所加入的反應物以及生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律來書寫化學方程式；
（4）①電解熔融氯化鋰獲得鋰時，加入氯化鉀可以增強電解液的導電性；
②電解熔融氯化鋰過程中，陰極得到的是金屬鋰，鋰與氮氣反應生成氮化鋰，氮化鋰與水反應生成氨氣和氫氧化鋰；
③鋰與氫氣反應生成離子化合物氫化鋰，根據(jù)電子式的書寫方法解答；
（5）鈷與鐵的性質(zhì)相似，四氧化三鈷與四氧化三鐵性質(zhì)相似，類比四氧化三鐵與氫碘酸的反應寫出四氧化三鈷與氫碘酸反應的離子方程式．

解答： 解：鋁鈷膜廢料的成分為LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調(diào)節(jié)濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀，通過加熱得到氧化鋁，再通過電解熔融氧化鋁獲得金屬Al；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，溶液中含有雜質(zhì)鋁離子，然后加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH，生成氫氧化鋁沉淀從而除去鋁離子，最后對濾液用草酸銨洗滌處理，經(jīng)過一系列處理得到碳酸鋰和金屬Co，
（1）電解熔融氧化鋁可以獲得金屬鋁和氧氣，反應的化學方程式為：2Al₂O₃

電解  .

4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃

電解  .

4Al+3O₂↑；
（2）濾渣用硫酸和雙氧水處理后Co元素全部留在濾液中，且濾液中含有雜質(zhì)鋁離子，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH，可以將雜質(zhì)鋁離子除掉，
故答案為：除去雜質(zhì)離子（Al³⁺）；
（3）酸浸時反應物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO₂，生成物有Li₂SO₄和CoSO₄，反應的化學方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，
故答案為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；
（4）①電解液中加入氯化鉀后，可以大大提高電解液的導電性，增強電解效果，
故答案為：增強電解液的導電性；
②電解熔融LiCl過程中，陰極得到的是金屬Li，鋰與氮氣反應生成Li₃N，氮化鋰與水反應會生成氨氣和氫氧化鋰，反應的化學方程式為：Li₃N+3H₂O=NH₃↑+3LiOH，
故答案為：Li₃N+3H₂O=NH₃↑+3LiOH；  
③電解熔融LiCl過程中，陰極得到的是金屬Li，鋰與氫氣在一定條件下反應生成氫化鋰，氫化鋰為離子化合物，其電子式為：Li⁺[：H]^-，
故答案為：Li⁺[：H]^-；
（5）已知鈷與鐵的性質(zhì)相似，則四氧化三鈷與四氧化三鐵的化學性質(zhì)相似，四氧化三鐵與碘化氫反應的離子方程式為：2I^-+Fe₃O₄+8H⁺=3Fe²⁺+4H₂O+I₂，則四氧化三鈷與氫碘酸反應的離子方程式：Co₃O₄+8H⁺+2I^-=3Co²⁺+I₂+4H₂O，
故答案為：Co₃O₄+8H⁺+2I^-=3Co²⁺+I₂+4H₂O．

點評：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護、氧化還原反應、物質(zhì)的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，做題時注意仔細審題，從題目中獲取關鍵信息．本題難度中等．