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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

题目详情
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).
同答下列问题:

(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______、
2H2O2
  △  
.
 
2H2O+O2
2H2O2
  △  
.
 
2H2O+O2

(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式______.
(5)充放电过释中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式______.
(6)在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有______(填化学式).
▼优质解答
答案和解析
(1)根据化合物中,化合价的代数和为0知,LiCoO2中,Co元素的化合价为+3价,故答案为:+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↑,
故答案为: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,由题中信息知LiCoO2具有强氧化性,加入过氧化氢发生的 反应为:2H2O2
  △  
.
 
2H2O+O2↑;
故答案为:2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O,2H2O2
  △  
.
 
2H2O+O2↑;
(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↓+(NH42SO4+CO2↑+H2O,
故答案为:CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH42SO4+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,
故答案为: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
故答案为:Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4
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