Question

【題目】某種鋰離子電池的正極材料是將含有鈷酸鋰（LiCoO2）的正極粉均勻涂覆在鋁箔上制成的，可以再生利用．某校研究小組嘗試回收廢舊正極材料中的鈷。

(1)25℃時(shí)，用圖1所示裝置進(jìn)行電解，有一定量的鈷以Co2+的形式從正極粉中浸出，且兩極均有氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后正極粉與鋁箔剝離。

①陰極的電極反應(yīng)式為：LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O，陽極的電極反應(yīng)式為______。

②該研究小組發(fā)現(xiàn)硫酸濃度對鈷的浸出率有較大影響，一定條件下，測得其變化曲線如圖2所示。當(dāng)c（H2SO4）＞0.4molL-1時(shí)，鈷的浸出率下降，其原因可能為______。

(2)電解完成后得到含Co2+的浸出液，且有少量正極粉沉積在電解槽底部。用以下步驟繼續(xù)回收鈷。

①寫出“酸浸”過程中正極粉發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______。該步驟一般在80℃以下進(jìn)行，溫度不能太高的原因是______。

②已知（NH4）2C2O4溶液呈弱酸性，下列關(guān)系中正確的是______（填字母序號）。

a．c(NH4+)＞c(C2O42-)＞c(H+)＞c(OH-)

b．c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(HC2O42-)

c．c(NH4+)+c(NH3H2O)=2[c(HC2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]

Answer 1

【答案】4OH——4e—＝O2↑+2H2O H+與LiCoO2在陰極的還原反應(yīng)相互競爭，當(dāng)c（H+）增大時(shí)，參與放電的H+增多（或有利于H+放電），所以鈷的浸出率下降 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4＝Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O 防止H2O2劇烈分解 ac

【解析】

(1)①陰離子在陽極放電，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽極氫氧根放電：4OH--4e-＝O2↑+2H2O；

②電解過程中氫離子也可能在陰極放電，H+與LiCoO2在陰極的還原反應(yīng)相互競爭，當(dāng)c(H+)增大時(shí)，參與放電的H+增多(或有利于H+放電)，所以鈷的浸出率下降；

(2)①“酸浸”過程中正極粉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)流程可知反應(yīng)物有LiCoO2、H2O2、H2SO4，生成物中有Co2+，則該過程中Co元素被還原，則H2O2中氧元素被氧化，產(chǎn)物中應(yīng)該有氧氣，結(jié)合電子守恒和元素守恒可得方程式為2LiCoO2+H2O2+3H2SO4＝Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；該步驟一般在80℃以下進(jìn)行，反應(yīng)物中有雙氧水，雙氧水不穩(wěn)定，溫度太高，雙氧水會(huì)受熱分解；

②(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，所以銨根的水解程度大于草酸根的水解程度，則

a．(NH4)2C2O4可以電離出兩個(gè)銨根和一個(gè)草酸根，水解是微弱的，所以c(NH4+)＞c(C2O42-)＞c (H+)＞c (OH-)，故a正確；

b．由電荷守恒，可知c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-)，故b錯(cuò)誤；

c．由物料守恒，可知c(NH4+)+c(NH3H2O)=2[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]，故c正確；

故答案為：ac。