Question

【題目】LiCoO2（鈷酸鋰）是鋰離子電池的正極材料。以某海水為原料制備鈷酸鋰的一種流程如下：

已知如下信息：

①該海水中含濃度較大的LiCl，含少量MgCl2、CaCl2、MnCl2等。

②碳酸鋰的溶解度與溫度關(guān)系如圖所示：

③常溫下，幾種難溶物質(zhì)的溶度積數(shù)據(jù)如下：

物質(zhì)	Li2CO3	MgCO3	CaCO3	MnCO3	Mg(OH)2
Ksp	2.5×102	6.8×106	2.8×109	2.3×1011	6.0×1010

請回答下列問題：

（1）LiCoO2中鈷的化合價為________。濾渣1主要成分有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和__________（填化學(xué)式）。

（2）調(diào)節(jié)pH=5的目的是__________。

（3）“沉鋰”包括過濾、洗滌等，宜用_________（填“熱水”或“冷水”）洗滌Li2CO3。加入純堿的量與鋰回收率的關(guān)系如表所示：

序號		沉淀質(zhì)量/g	碳酸鋰含量/%	鋰回收率/%
①	0.9∶1	10.09	92.36	77.67
②	1.0∶1	10.97	90.19	82.46
③	1.1∶1	11.45	89.37	85.27
④	1.2∶1	12.14	84.82	85.45

從生產(chǎn)成本考慮，宜選擇_______（填序號）方案投料。

（4）“除雜2”中調(diào)pH=13時c(Mg2+)=_________mol·L-1。

（5）“合成”中采用高溫條件，放出一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。寫出“合成”發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________。

（6）在“合成”中制備1 mol LiCoO2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________。

Answer 1

【答案】＋3 MnCO3 除去過量的Na2CO3，避免蒸發(fā)濃縮時析出Li2CO3 熱水 ③ 6.0×10-8 2Li2CO3＋4CoCO3＋O24LiCoO2＋6CO2 1mol

【解析】

（1）LiCoO2中鋰為＋1價，氧為-2價，則鈷為＋3價。由表中溶度積知，碳酸錳難溶于水，因此濾渣1中主要有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3和MnCO3。。答案為：＋3；MnCO3；

（2）加入鹽酸除去過量的碳酸鈉，否則碳酸鋰會在濃縮時析出，損失鋰元素。答案為：除去過量的Na2CO3，避免蒸發(fā)濃縮時析出Li2CO3；

（3）碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌比冷水好，減小鋰元素損失。從投料比看出，序號③的比例中，投入碳酸鈉量較小，鋰回收率較高，可降低生產(chǎn)成本。答案為：熱水；③；

（4）pH=13，c(OH－)=1×10－1 mol·L－1，c(Mg2)==6.0×10－8 mol·L－1。答案為：6.0×10－8；

（5）在合成中鈷的反應(yīng)中鈷的化合價升高，必有O2參與反應(yīng)，副產(chǎn)物是CO2。答案為：2Li2CO3＋4CoCO3＋O24LiCoO2＋6CO2；

（6）Co元素化合價從+2升高到+3價，生成1 mol LiCoO2轉(zhuǎn)移1 mol電子。答案為：1mol。