作业帮工业流程图
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：化学作业 时间：2024/04/28 21:48:47
锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）。导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6,现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为____________。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式
____________；
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，但缺点是____________。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式____________。
（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式
____________。
（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是____________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________（填化学式）。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为____________。
（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式
____________；
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，但缺点是____________。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式____________。
（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式
____________。
（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是____________。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有____________（填化学式）。
解题思路： 根据流程图分析发生反应情况，运用守恒法配平相关方程式。
解题过程：
解析：（1）Li元素化合价为+1价，O元素化合价为-2价，根据化合物中化合价的代数和为0可知，LiCoO2中，Co元素的化合价为+3价。 答案：+3
（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2-，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。答案：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，同时H2O2分解；由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成。答案：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；2H2O2 △ . 2H2O+O2↑有氯气生成，污染较大
（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O。
答案：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O
（5）充放电过程中，Li1-xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。答案：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C
（6）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电处理”有利于锂在正极的回收；根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。答案：Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中；Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4
最终答案： 见解析
解题过程：
解析：（1）Li元素化合价为+1价，O元素化合价为-2价，根据化合物中化合价的代数和为0可知，LiCoO2中，Co元素的化合价为+3价。 答案：+3
（2）正极中含有铝，铝易溶于强碱溶液生成AlO2-，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。答案：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
（3）酸浸时反应物有硫酸、过氧化氢以及LiCoO2，生成物有Li2SO4和CoSO4，反应方程式为：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，同时H2O2分解；由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，加入盐酸有污染性气体氯气生成。答案：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O；2H2O2 △ . 2H2O+O2↑有氯气生成，污染较大
（4）“沉钴”过程中硫酸钴和碳酸氢铵反应生成碳酸钴沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O。
答案：CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O
（5）充放电过程中，Li1-xCoO2和LixC6发生氧化还原反应生成LiCoO2和C，反应方程式为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。答案：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C
（6）放电时，负极上生成锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中，所以“放电处理”有利于锂在正极的回收；根据流程图知，可回收到的金属化合物有Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4。答案：Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中；Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4
最终答案： 见解析