废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO 2 及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂． （1

Question

废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO 2 及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂． （1）在上述溶解过程中，S 2 O 3 2 ˉ被氧化成SO 4 2 ˉ，LiCoO 2 在溶解过程中反应的离子方程式为______． 沉淀物 开始沉淀pH 沉淀完全pH Al（OH） 3 3.0 5.2 Fe（OH） 3 1.5 2.8 Fe（OH） 2 7.6 9.7 （2）除杂时通入空气的目的______，所得的废渣成分为______．从废渣中获得Al 2 O 3 的部分流程如图甲所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质．则步骤I需要的玻璃仪器有______，步骤Ⅱ中反应的离子方程式是______．（3）工业上，将Li 2 CO 3 粗品制备成高纯Li 2 CO 3 的部分工艺如图乙．a．将Li 2 CO 3 溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解．b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH 4 HCO 3 溶液，过滤、烘干得高纯Li 2 CO 3 ．①a中，阴极的电极反应式是______．②b中，生成Li 2 CO 3 反应的化学方程式是______．

Answer 1

（1）根据题意知，酸性条件下，S 2 O 3 2 ˉ被氧化成SO 4 2 ˉ，则LiCoO 2 被氧化生成Co 2+ ，所以发生的离子反应方程式为：S 2 O 3 2 ˉ+8LiCoO 2 +22H + ═2SO 4 2 ˉ+8Li + +8Co 2+ +11H 2 O， 故答案为：S 2 O 3 2 ˉ+8LiCoO 2 +22H + ═2SO 4 2 ˉ+8Li + +8Co 2+ +11H 2 O； （2）亚铁离子不稳定，易被氧气氧化生成铁离子，所以除杂时通入空气的目的是将亚铁离子氧化生成铁离子，再将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，从而除去亚铁离子；根据表格知，pH为5-6时，铁离子和铝离子完全转化为沉淀，所以废渣的成分是Fe（OH） 3 、Al（OH） 3 ；分离固体和溶液的方法是过滤，过滤过程中需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；步骤I中，废渣中的铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，步骤II中，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，使偏铝酸钠转化为氢氧化铝，反应离子方程式为2AlO 2 - +CO 2 +3H 2 O═2Al（OH） 3 ↓+CO 3 2 ˉ或AlO 2 - +CO 2 +2H 2 O═Al（OH） 3 ↓+HCO 3 - ， 故答案为：将Fe 2+ 氧化成Fe 3+ ； Fe（OH） 3 、Al（OH） 3 ；烧杯、漏斗、玻璃棒；2AlO 2 - +CO 2 +3H 2 O═2Al（OH） 3 ↓+CO 3 2 ˉ或AlO 2 - +CO 2 +2H 2 O═Al（OH） 3 ↓+HCO 3 ˉ； （3）①a中，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H + +2e - ═H 2 ↑或2H 2 O+2e - ═H 2 +2OH - ， 故答案为：2H + +2e - ═H 2 ↑或2H 2 O+2e - ═H 2 +2OH - ； ②b中，氢氧化锂和碳酸氢铵反应生成碳酸锂和碳酸铵，反应方程式为2LiOH+2NH 4 HCO 3 ═Li 2 CO 3 ↓+（NH 4 ） 2 CO 3 ， 故答案为：2LiOH+2NH 4 HCO 3 ═Li 2 CO 3 ↓+（NH 4 ） 2 CO 3 ．