【題目】鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)千余次充放電,但長(zhǎng)時(shí)間使用后電池會(huì)失效,其中的化學(xué)試劑排放至環(huán)境中不僅會(huì)造成環(huán)境污染,還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室模擬回收鋰離子電池中的CoNi、Li的流程如圖。

已知:LiCoO2難溶于水,易溶于酸;卮鹣铝袉(wèn)題:

1LiCoO2Co的化合價(jià)是__。

2LiCoO2在浸出過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式是__。

3)浸出劑除了H2O2外,也可以選擇Na2S2O3,比較二者的還原效率H2O2__(“>”“<”)Na2S2O3(還原效率:還原等物質(zhì)的量的氧化劑消耗還原劑的物質(zhì)的量)。

4)提高浸出效率的方法有__。

5)利用Cyanex272萃取時(shí),pH對(duì)鈷、鎳萃取分離效果的影響如圖。從圖中數(shù)據(jù)可知,用Cyanex272萃取分離時(shí),最佳pH__

6)反萃取的離子方程式為2H++CoR2=Co2++2HR,則反萃取劑的最佳選擇是__

7)常溫下,若水相中的Ni2+的質(zhì)量濃度為1.18g·L-1,則pH=__時(shí),Ni2+開(kāi)始沉淀。[Ksp(Ni(OH)2=2×10-15]

8)參照題中流程圖的表達(dá),結(jié)合信息設(shè)計(jì)完成從水相中分離NiLi的實(shí)驗(yàn)流程圖(如圖)___。

已知:

提供的無(wú)機(jī)試劑:NaOH、Na2CO3NaF。

【答案】+3 2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O < 適當(dāng)升高溫度,適當(dāng)增加H2SO4濃度 5.5 H2SO4 7.5 NaOH Ni(OH)2 NaF

【解析】

(1)通過(guò)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0進(jìn)行計(jì)算;

(2)由流程圖中有機(jī)相反萃取得到CoSO4,可知LiCoO2H2O2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律寫(xiě)出化學(xué)方程式;

(3)根據(jù)等物質(zhì)的量H2O2Na2S2O3作為還原劑轉(zhuǎn)移電子的多少進(jìn)行判斷;

(4)提高浸出效率即提高化學(xué)反應(yīng)速率;

(5)分離Co2+Ni2+時(shí),由于Co2+進(jìn)入有機(jī)相,Ni進(jìn)入水相,因此,應(yīng)該選擇鈷的萃取率高而鎳的萃取率低的pH范圍;

(6)將鈷洗脫進(jìn)入水相中時(shí),應(yīng)該使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),同時(shí)不能引入新雜質(zhì);

(7)根據(jù)Ksp(Ni(OH)2的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算;

(8)根據(jù)表格中所給物質(zhì)溶解度信息,調(diào)節(jié)pH應(yīng)該用堿性物質(zhì),但要考慮分離NiLi元素不能使NiLi元素同時(shí)沉淀。

(1)LiCoO2O元素為-2價(jià),Li+1價(jià),根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0進(jìn)行計(jì)算得Co的化合價(jià)為+3價(jià);

(2)由流程圖中有機(jī)相反萃取得到CoSO4,可知LiCoO2H2O2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng),化學(xué)方程式為:2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O;

(3)1molH2O2作為還原劑轉(zhuǎn)移2mol電子,1molNa2S2O3作為還原劑轉(zhuǎn)移8mol電子,則Na2S2O3的還原效率更高;

(4)提高浸出效率可以適當(dāng)升高溫度,適當(dāng)增加H2SO4濃度等;

(5)分離Co2+Ni2+時(shí),由于Co2+進(jìn)入有機(jī)相,Ni進(jìn)入水相,因此,應(yīng)該選擇鈷的萃取率高而鎳的萃取率低的pH范圍,所以最佳pH5.5;

(6)將鈷洗脫進(jìn)入水相中時(shí),應(yīng)該使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),同時(shí),為不引入新雜質(zhì),反萃取劑最好選擇H2SO4;

(7)c(Ni2+)=mol/L=0.02mol/L,則開(kāi)始沉淀時(shí),c(OH-)==10-6.5mol/L,則pH=14-6.5=7.5;

(8)根據(jù)表格中所給物質(zhì)溶解度信息,調(diào)節(jié)pH應(yīng)該用堿性物質(zhì),但要考慮分離NiLi元素不能使NiLi元素同時(shí)沉淀,所以選用NaOH,則Ni(OH)2先沉淀,過(guò)濾后濾液中加入NaF生成LiF沉淀。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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3)①和③的原子半徑大小關(guān)系是:①____③(填“>”、“<”“=”);

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A.B.

C.D.

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