廢舊鋰離子電池的回收利用意義重大,其正極廢料的主要成分是LiCoO2,鋁、炭黑及其他雜質(zhì),回收利用的流程如圖1:
已知A溶液主要的金屬離子是Co2+、Li+,還含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+
(1)步驟①中鋁溶解的離子方程式為
 
,固體X的成分是
 

(2)步驟②中LiCoO2固體溶解的化學(xué)方程式為
 
,該反應(yīng)的還原劑是
 

(3)實(shí)驗(yàn)表明溶液A中各種金屬離子的沉淀率隨pH的變化如圖2,除雜時(shí)加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH,可除去雜質(zhì)離子是
 
;
(4)母液中含有最大三種離子是
 
;
(5)從1000g鋰離子電池正極材料(Li元素含量為5%)中可回收Li2CO3質(zhì)量為
 
g.(已知回收率為84%,Li2CO3的化學(xué)式量為74.
考點(diǎn):物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用
專題:
分析:正極廢料中含有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,在浸出液中加入稀硫酸生成氫氧化鋁,灼燒、電解可得到鋁,濾渣為LiCo02,將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li2SO4、CoSO4,反應(yīng)的離子方程式為:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,題給信息可知A溶液主要的金屬離子是Co2+、Li+,還含有少量Fe3+、Al3+、Cu2+,經(jīng)除雜后加入草酸銨,可得到CoC2O4固體,母液中含有Li+,加入飽和碳酸鈉溶液后過濾,最后得到碳酸鋰固體,以此解答該題.
解答: 解:(1)鋁能與堿反應(yīng)生成AlO2-,反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,加入稀硫酸,可生成Al(OH)3沉淀,
故答案為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;Al(OH)3;
(2)酸浸時(shí)反應(yīng)物有硫酸、過氧化氫以及LiCoO2,生成物有Li2SO4和CoSO4,反應(yīng)方程式為:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,反應(yīng)中Co元素化合價(jià)降低,O元素化合價(jià)升高,H2O2為還原劑,
故答案為:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O;H2O2;
(3)由圖2可知,當(dāng)調(diào)節(jié)pH<5.0時(shí),Co2+不生成沉淀,而Fe3+、Al3+易生成沉淀而除去,可除去雜質(zhì)離子是Fe3+、Al3+,故答案為:Fe3+、Al3+;
(4)由流程可知,經(jīng)分離、提純后,母液中含有Li+、NH4+、SO42-等離子,故答案為:Li+、NH4+、SO42-;
(5)1000g鋰離子電池正極材料中Li的質(zhì)量為1000g×5%=50g,回收的質(zhì)量為50g×84%=42g,n(Li)=
42g
7g/mol
=6mol,則n(Li2CO3)=3mol,m(Li2CO3)=3mol×74=222g,
故答案為:222g.
點(diǎn)評(píng):本題為生產(chǎn)流程題,為高頻考點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查,題目涉及金屬的回收、環(huán)境保護(hù)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜等問題,題目較為綜合,做題時(shí)注意仔細(xì)審題,從題目中獲取關(guān)鍵信息,難度中等.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如圖中A、B、C、D、E、F、G均為有機(jī)化合物.

根據(jù)上圖回答問題:
(1)F的化學(xué)名稱是
 

(2)B的分子式是
 
.A的結(jié)構(gòu)簡式是
 
.反應(yīng)①④的反應(yīng)類型分別是
 
 

(3)反應(yīng)②、③的化學(xué)方程式是
 
,
 
(有機(jī)化合物須用結(jié)構(gòu)簡式表示)
(4)符合下列3個(gè)條件的B的同分異構(gòu)體的數(shù)目有
 
個(gè).
(。┖朽彾〈江h(huán)結(jié)構(gòu)
(ⅱ)與B有相同官能團(tuán)
(ⅲ)不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng).寫出其中任意一個(gè)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式
 

(5)G是重要的工業(yè)原料,用化學(xué)方程式表示G的一種重要的工業(yè)用途
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

海水中含有豐富的鋰資源,研究人員開發(fā)了一種只能讓鋰離子通過的特殊交換膜,并運(yùn)用電解實(shí)現(xiàn)從海水中提取高濃度的鋰鹽,其工作原理如圖所示.下列說法不正確的是( 。
A、a 連接電源的正極
B、Li+的移動(dòng)方向是從海水進(jìn)入到鹽酸中
C、過程中還可能獲得有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)物氫氣和氯氣
D、一段時(shí)間后,b電極附近溶液的pH降低

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

鄰羥基桂皮酸是合成香精的重要原料,如下為合成鄰羥基桂皮酸的路線之一:
試回答下列問題:
(1)化合物Ⅱ→化合物Ⅲ的有機(jī)反應(yīng)類型:
 

(2)化合物Ⅲ在銀氨溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 
 (注明反應(yīng)條件);
(3)有機(jī)物X為化合物Ⅳ的同分異構(gòu)體,且知有機(jī)物X有如下特點(diǎn):
①是苯的對(duì)位取代物,②能與NaHCO3反應(yīng)放出氣體,③能發(fā)生銀鏡反應(yīng).
請(qǐng)寫出化合物X的可能結(jié)構(gòu)簡式:
 

(4)下列說法正確的是
 
;
A.化合物Ⅰ遇氯化鐵溶液呈紫色            
B.化合物Ⅱ能與NaHCO3溶液反應(yīng)
C.1mol化合物Ⅳ完全燃燒消耗9.5mol O2   
D.1mol化合物Ⅲ能與3mol H2反應(yīng)
(5)有機(jī)物R(C9H9ClO3)經(jīng)過反應(yīng)也可制得化合物Ⅳ,則R在NaOH醇溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
(寫出一種即可).
(6)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中含有手性碳原子的是
 
,存在順反異構(gòu)的是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì),請(qǐng)回答下列問題
(1)與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中,未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有
 
(填元素符號(hào)).鈦的氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則該氧化物的化學(xué)式為
 

(2)第一電離能比較N
 
O(填“<”“>”或“=”)NO2-的空間構(gòu)型為
 

(3)下列是氟化物的熔點(diǎn)表
 氟化物 NaF MgF2 SiF4
 熔點(diǎn)K 1266 1534 183
解釋表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因:
 


(4)過渡金屬離子與水分子形成的配合物離子有顏色,與其d軌道電子排布有關(guān),一般地,d0或d10排布無顏色,d1-d9排布有顏色,如[Co(H2O)6]2+顯粉紅色,據(jù)此判斷:[Mn(H2O)6]2+
 
(填“無”或“有”)顏色

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

短周期A、B、C、D、E  5種元素,原子序數(shù)依次增大,A為周期表中的原子半徑最小的元素,B原子的最外層上有4個(gè)電子;C與A可形成含有3個(gè)原子、10個(gè)電子的分子;C的陰離子和D+的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu);E的L層電子數(shù)等于K、M兩個(gè)電子層上電子數(shù)之和.
(1)下列元素的符號(hào):A為
 
 C為
 
D
 

(2)用電子式表示D、E兩元素形成化合物的過程
 

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五種短周期元素在周期表中的位置如圖所示,其中Z元素原子的最外層電子數(shù)等于電子層數(shù).下列判斷正確的是
XY
ZMR
( 。
A、Z的氧化物可以做光導(dǎo)纖維
B、氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:M>R
C、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:Y>X
D、Z、M、R的原子半徑依次增大,最高化合價(jià)依次升高

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、W、Q、R均為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大.其相關(guān)信息如下表所示:
X元素的基態(tài)原子中電子分布在三個(gè)不同的能級(jí)中,且每個(gè)能級(jí)中的電子總數(shù)相同
Y元素的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能發(fā)生化合反應(yīng)
Z元素的族序數(shù)是其周期數(shù)的三倍
W原子的第一至第六電離能分別為:I1=578KJ?mol-1  I2=1817KJ?mol-1  I3=2745KJ?mol-1I4=11575KJ?mol-1  I5=14830KJ?mol-1   I6=18376KJ?mol-1
Q為前四周期中電負(fù)性最小的元素
元素R位于周期表的第10列
回答下列問題:
(1)Y元素的基態(tài)原子中未成對(duì)電子數(shù)為
 
;X、Y、Z三種元素原子的第一電離能由小到大的順序?yàn)?div id="kykeeie" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 
(用元素符號(hào)表示).
(2)W的氯化物的熔點(diǎn)比Q的氯化物的熔點(diǎn)
 
(填“高”或“低”),理由是
 

(3)光譜證實(shí)元素W的單質(zhì)與強(qiáng)堿性溶液反應(yīng)有[W(OH)4]-生成,則[W(OH)4]-中存在(填字母)
 
.a(chǎn).極性共價(jià)鍵     b.非極性共價(jià)鍵     c.配位鍵     d.氫鍵
(4)含有X、R和鎂三種元素的某種晶體具有超導(dǎo)性,其結(jié)構(gòu)如圖所示.則該晶體的化學(xué)式為
 
;晶體中每個(gè)鎂原子周圍距離最近的R原子有
 
個(gè).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

短周期元素R、T、Q、W在元素周期標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)位置如圖所示,其中T所處的周期序數(shù)和族序數(shù)相等.下列判斷不正確的是( 。
A、R的簡單氣態(tài)氫化物可以使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)
B、W的最高價(jià)氧化物的水化物是一種強(qiáng)酸
C、Q的最高價(jià)氧化物難溶于水
D、T最高價(jià)氧化物的水化物是一種強(qiáng)堿

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