LiCoO2(鈷酸鋰)難溶于水,具有強氧化性,可用作鋰電池正極材料。某拆解后的廢鋰電池正極中主要含LiCoO2,還含有鋁箔、炭黑和Ni元素等。實驗室可通過如下過程回收廢電極中鈷元素并制取Co3O4:
(1)堿浸、過濾:取一定質(zhì)量的廢電極,加足量NaOH溶液,加熱條件下充分反應(yīng)后過濾。堿浸、過濾的目的是 除去廢電極中的鋁(和油污)除去廢電極中的鋁(和油污)。
(2)酸浸還原:將過濾所得濾渣置于如圖所示三頸燒瓶中,控溫反應(yīng)的溫度為90℃,向燒瓶中加入2mol?L-1H2SO4溶液,在充分攪拌的條件下向燒瓶中滴加Na2S2O3溶液。
①酸浸還原后所得溶液中含Li+、Co2+、Ni2+和SO2-4等,不含S2O2-3。寫出酸浸還原時LiCoO2反應(yīng)的離子方程式:8LiCoO2+22H++S2O2-3 90℃ 8Li++8Co2++2SO2-4+11H2O8LiCoO2+22H++S2O2-3 90℃ 8Li++8Co2++2SO2-4+11H2O。
②當(dāng)LiCoO2完全反應(yīng),過量的Na2S2O3溶液能與硫酸反應(yīng)。實驗中判斷Na2S2O3溶液過量的方法是 燒瓶溶液中有白色沉淀生成燒瓶溶液中有白色沉淀生成。
(3)萃?。赫堁a充完整萃取Co2+的實驗方案:將燒瓶中所得物質(zhì)過濾,向所得濾液中加入NaOH溶液,控制溶液的pH在5~5.5之間向所得濾液中加入NaOH溶液,控制溶液的pH在5~5.5之間,向溶液中分批次加入萃取劑,充分振蕩后靜置分液,取有機層,將每次所得有機層合并。(實驗中可選用的試劑有:NaOH溶液、稀硫酸)。
已知:①萃取劑是RH和煤油的混合物,RH與Co2+可發(fā)生如下反應(yīng):Co2++2RH?2H++CoR2(CoR2易溶于煤油,難溶于水);
②萃取劑對Co2+、Ni2+的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。
(4)制Co3O4:請補充完整由萃取Co2+所得有機層制取Co3O4的實驗方案:取萃取后所得有機層,向其中加入H2C2O4溶液,充分振蕩,當(dāng)靜置后向有機層中繼續(xù)加入H2C2O4溶液不再生成沉淀時停止滴加,過濾并洗滌沉淀,400~600℃條件下,將沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不再發(fā)生變化向其中加入H2C2O4溶液,充分振蕩,當(dāng)靜置后向有機層中繼續(xù)加入H2C2O4溶液不再生成沉淀時停止滴加,過濾并洗滌沉淀,400~600℃條件下,將沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不再發(fā)生變化,得到Co3O4。(實驗中可選用的試劑有H2C2O4溶液)
已知:
①CoC2O4?2H2O難溶于水和煤油;
②CoC2O4?2H2O在空氣中加熱時所得剩余固體質(zhì)量原始固體質(zhì)量×100%與溫度的關(guān)系如圖所示:
(5)Co3O4一定條件下可制取LiCoO2粗品,LiCoO2粗品中混有少量含Co2+的雜質(zhì)。為測定Co2+的質(zhì)量分數(shù),現(xiàn)進行如下實驗:準(zhǔn)確稱取1.000gLiCoO2粗品于錐形瓶中,加入過量鹽酸充分反應(yīng)后,固體完全溶解后鈷元素均轉(zhuǎn)化為Co2+,加入指示劑,用0.500mol?L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應(yīng)為Co2++Y4-=CoY2-),消耗EDTA溶液20.40mL。準(zhǔn)確稱取1.000gLiCoO2粗品于錐形瓶中,加入H2SO4和H3PO4的混合溶液,加入22.00mL1.000mol?L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液,待樣品完全溶解后,加入指示劑,用0.100mol?L-1K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+,達到滴定終點時消耗K2Cr2O7溶液20.00mL。實驗過程中LiCoO2、K2Cr2O7可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化:LiCoO2Fe2+Co2+Cr2O2-7Fe2+Cr3+。計算樣品中Co2+的質(zhì)量分數(shù),并寫出計算過程 1.18%1.18%。
SO
2
-
4
O
2
-
3
O
2
-
3
90
℃
SO
2
-
4
O
2
-
3
90
℃
SO
2
-
4
剩余固體質(zhì)量
原始固體質(zhì)量
F
e
2
+
O
2
-
7
F
e
2
+
【答案】除去廢電極中的鋁(和油污);8LiCoO2+22H++S2 8Li++8Co2++2+11H2O;燒瓶溶液中有白色沉淀生成;向所得濾液中加入NaOH溶液,控制溶液的pH在5~5.5之間;向其中加入H2C2O4溶液,充分振蕩,當(dāng)靜置后向有機層中繼續(xù)加入H2C2O4溶液不再生成沉淀時停止滴加,過濾并洗滌沉淀,400~600℃條件下,將沉淀在空氣中加熱至質(zhì)量不再發(fā)生變化;1.18%
O
2
-
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90
℃
SO
2
-
4
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/23 12:26:7組卷:102引用:1難度:0.3
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1.我國青藏高原的鹽湖中蘊藏著豐富的鋰資源,已探明的儲量約三千萬噸,碳酸鋰制備高純金屬鋰的一種工藝流程如圖。下列有關(guān)說法錯誤的是( ?。?br />
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2.利用如下流程可從廢光盤的金屬層中回收其中的銀(金屬層中其他金屬含量過低,對實驗影響可忽略):
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3.工業(yè)上利用鋅焙砂(主要成分為ZnO,含有少量CuO、As2O3、NiO等)生產(chǎn)高純ZnO的流程示意圖如圖。
(1)用足量(NH4)2SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
①“浸出”前,鋅焙砂預(yù)先粉碎的目的是
②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+,該反應(yīng)的離子方程式為
(2)“浸出”時As2O3轉(zhuǎn)化為。“除砷”步驟①中用(NH4)2S2O8作氧化劑,步驟①反應(yīng)的離子方程式為AsO3-3
(3)“除重金屬”時,加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
(4)“蒸氨”時會出現(xiàn)白色固體ZnSO4?Zn(OH)2,運用平衡移動原理解釋原因:
(5)“沉鋅”步驟①中加入足量NH4HCO3溶液將白色固體轉(zhuǎn)化為ZnCO3的離子方程式為
(6)“煅燒”步驟中,不同溫度下,ZnCO3分解的失重曲線和產(chǎn)品ZnO的比表面積變化情況如圖1、圖2所示。
已知:?。腆w失重質(zhì)量分數(shù)=×100%。樣品起始質(zhì)量-剩余固體質(zhì)量樣品起始質(zhì)量
ⅱ.比表面積指單位質(zhì)量固體所具有的總面積;比表面積越大,產(chǎn)品ZnO的活性越高。
①280℃時煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分數(shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
②根據(jù)圖1和圖2,獲得高產(chǎn)率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面積>40m2?g-1)產(chǎn)品ZnO的最佳條件是
a.恒溫280℃,60~120min
b.恒溫300℃,240~300min
c.恒溫350℃,240~300min
d.恒溫550℃,60~120min
(7)該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:80引用:5難度:0.5
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