Question

【題目】廢舊鋰離子電池正極材料的主要成分為碳棒和，另含少量、雜質(zhì)。某廠按如圖流程對(duì)廢舊鋰離子電池的正極進(jìn)行回收再生�；卮鹩嘘P(guān)問(wèn)題：

已知：①草酸電離常數(shù)：，；草酸的酸式鹽以及草酸鋰均可溶。

②常溫時(shí)，有關(guān)物質(zhì)Ksp如下表(單位略)：

(1)通入空氣，800℃焙燒目的是___________________________。

(2)已知中、、化合價(jià)相同，則它們的化合價(jià)為_________。

(3)加入草酸加熱時(shí)，、、元素部分轉(zhuǎn)化為、、沉淀，而另一部分以草酸的酸式鹽形式進(jìn)入溶液。寫(xiě)出與草酸反應(yīng)生成沉淀的化學(xué)方程式_________。

(4)焙燒后黑色粉的平均粒度(顆粒直徑表示)與的浸出率關(guān)系如圖所示，原因是___________。

(5)濾液1加調(diào)pH為4~5目的是_____________________。

(6)濾液2調(diào)時(shí)，溶液中___________。

Answer 1

【答案】除去正極材料中的碳 +3 粒度越大，表面積(比表面積)越小，反應(yīng)物接觸面積就越小，反應(yīng)速率越慢，且反應(yīng)不充分 使和轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀除去

【解析】

廢舊鋰離子電池正極材料的主要成分為碳棒和，另含少量、雜質(zhì)，經(jīng)800℃焙燒，將碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳；加入草酸加熱時(shí)，、、元素部分轉(zhuǎn)化為、、沉淀，而另一部分以草酸的酸式鹽形式進(jìn)入溶液；加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH除去三價(jià)鐵，三價(jià)鋁，再加碳酸鈉沉淀Li+；最終焙燒，得可再生電池粉。

(1)經(jīng)分析，通入空氣，800℃焙燒目的是將正極材料中的碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳而除去，故答案為：除去正極材料中的碳；

(2) 中、、化合價(jià)相同，設(shè)為a，Li的化合價(jià)為+1，O為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零，得 ，a=3，故答案為：+3；

(3) 與草酸反應(yīng)生成、，同時(shí)Co的化合價(jià)從+3變?yōu)?/span>+2，C的化合價(jià)要升高，從+3變?yōu)?/span>+4，生成CO2，故答案為：；

(4)由圖分析以及接觸面積與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系，可知，粒度越大，表面積(比表面積)越小，反應(yīng)物接觸面積就越小，反應(yīng)速率越慢，且反應(yīng)不充分，故答案為：粒度越大，表面積(比表面積)越小，反應(yīng)物接觸面積就越小，反應(yīng)速率越慢，且反應(yīng)不充分；

(5). 通過(guò)氫氧化鐵的電離方程式和溶度積可算出Fe3+離子濃度為10-5mol/L時(shí),OH-的濃度為2×10-11mol/L，再通過(guò)水的電離平衡常數(shù)和pH求出c(OH-)=2×10-11mol/L時(shí)，H+的濃度為5×10-4mol/L，所以pH為-lg(5×10-4)=3.3時(shí)，同理，Al3+沉淀完全pH約為3，故答案為：使和轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀除去；

(6) 溶液中，故答案為：。