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某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、可利用含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe,SiO2杂质不与硫酸反应)为为原料制取,其工艺流程如下:(1)第Ⅰ步在过滤后,将滤渣洗涤2-3次,洗液
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某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、可利用含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe,SiO2杂质不与硫酸反应)为为原料制取,其工艺流程如下:
(1)第Ⅰ步在过滤后,将滤渣洗涤2-3次,洗液与滤液合并,其目的是___.
(2)检验第Ⅱ步所得的生成液中Cl-的方法是___.
(3)第Ⅲ步加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式___.
(4)工业上利用第Ⅴ步、第Ⅵ步产生的废气(CO2)来生产燃料甲醇,己知常温常压下:
①CH3OH (1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H1=-354.8kJ/mo1
②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H2=+566kJ/mo1,
则反应2CO2(g)+4H2O(g)=2CH3OH(g)+3O2(g)△H=___kJ/mo1
(5)已知第Ⅴ步测得充分燃烧后钴氧化物质量为2.41g,CO2的体积为1.344L(标准状况).写出该钴氧化物的化学式___,第VI步生成钴酸锂(LiCoO2)的化学方程式为___.
(6)将制得的钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上按如图所示装置进行电解,有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出,且两极均有气泡产生,阴极的电极反应式是___和___.
(1)第Ⅰ步在过滤后,将滤渣洗涤2-3次,洗液与滤液合并,其目的是___.
(2)检验第Ⅱ步所得的生成液中Cl-的方法是___.
(3)第Ⅲ步加入适量的Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式___.
(4)工业上利用第Ⅴ步、第Ⅵ步产生的废气(CO2)来生产燃料甲醇,己知常温常压下:
①CH3OH (1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H1=-354.8kJ/mo1
②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H2=+566kJ/mo1,
则反应2CO2(g)+4H2O(g)=2CH3OH(g)+3O2(g)△H=___kJ/mo1
(5)已知第Ⅴ步测得充分燃烧后钴氧化物质量为2.41g,CO2的体积为1.344L(标准状况).写出该钴氧化物的化学式___,第VI步生成钴酸锂(LiCoO2)的化学方程式为___.
(6)将制得的钴酸锂(LiCoO2)的正极粉均匀涂覆在铝箔上按如图所示装置进行电解,有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出,且两极均有气泡产生,阴极的电极反应式是___和___.
▼优质解答
答案和解析
含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe,SiO2杂质不与硫酸反应)中加入稀硫酸酸浸然后过滤,Co、Fe和稀硫酸反应生成硫酸盐,SiO2不反应,然后过滤,向滤液中加入NaClO3,发生氧化还原反应,离子方程式为 ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O,向溶液中加入Na2CO3并调节溶液的pH然后过滤,发生的反应方程式为3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,然后向滤液中加入碳酸钠、草酸铵,然后过滤得到草酸钴,通入氧气并灼烧草酸钴,得到二氧化碳和钴氧化合物,n(CO2)=
=0.06mol,根据C原子守恒得n(CoC2O4)=
n(CO2)=0.03mol,根据Co原子守恒得n(Co)=n(CoC2O4)=0.03mol,m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g,则钴氧化物中n(O)=
=0.04mol,所以钴氧化物化学式为Co3O4;
钴氧化合物和碳酸锂、氧气发生氧化还原反应6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2,得到固体LiCoO2,
(1)第Ⅰ步在过滤后,将滤渣洗涤2-3次,洗液与滤液合并,能减少Co元素的损失,从而提高钴等元素的利用率,故答案为:提高钴等元素的利用率;
(2)用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子,其检验方法为取少量该生成液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-
,
故答案为:取少量该生成液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-;
(3)Na2CO3和硫酸铁发生反应生成[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,反应方程式为3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,故答案为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑;
(4)①CH3OH (1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H1=-354.8kJ/mo1
②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H2=+566kJ/mo1,
将方程式②-2①得2CO2(g)+4H2O(g)=2CH3OH(g)+3O2(g)△H=(+566kJ/mo1)-2(-354.8kJ/mo1)=+1275.6kJ/mo1,故答案为:+1275.6;
(5)n(CO2)=
=0.06mol,根据C原子守恒得n(CoC2O4)=
n(CO2)=0.03mol,根据Co原子守恒得n(Co)=n(CoC2O4)=0.03mol,m(Co)=0.03mol×59g/mol=1.77g,则钴氧化物中n(O)=
=0.04mol,所以钴氧化物化学式为Co3O4;
钴氧化物和碳酸锂、氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和LiCoO2,反应方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2,
故答案为:Co3O4;6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2;
(6)阴极上氢离子得电子生成氢气,阳极上氢氧根离子失电子生成氧气,所以两极均得到气体,阴极上LiCoO2得电子和氢离子反应生成Co2+,
电极反应式为LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O和 2H++2e-=H2↑,
故答案为:LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O; 2H++2e-=H2↑.
1.344L |
22.4L/mol |
1 |
2 |
(2.41-1.77)g |
16g/mol |
钴氧化合物和碳酸锂、氧气发生氧化还原反应6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2,得到固体LiCoO2,
(1)第Ⅰ步在过滤后,将滤渣洗涤2-3次,洗液与滤液合并,能减少Co元素的损失,从而提高钴等元素的利用率,故答案为:提高钴等元素的利用率;
(2)用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子,其检验方法为取少量该生成液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-
,
故答案为:取少量该生成液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-;
(3)Na2CO3和硫酸铁发生反应生成[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,反应方程式为3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑,故答案为:3Fe2(SO4)3+6H2O+6 Na2CO3=Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5 Na2SO4+6CO2↑;
(4)①CH3OH (1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)△H1=-354.8kJ/mo1
②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H2=+566kJ/mo1,
将方程式②-2①得2CO2(g)+4H2O(g)=2CH3OH(g)+3O2(g)△H=(+566kJ/mo1)-2(-354.8kJ/mo1)=+1275.6kJ/mo1,故答案为:+1275.6;
(5)n(CO2)=
1.344L |
22.4L/mol |
1 |
2 |
(2.41-1.77)g |
16g/mol |
钴氧化物和碳酸锂、氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和LiCoO2,反应方程式为6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2,
故答案为:Co3O4;6Li2CO3+4Co3O4+O2=12LiCoO2+6CO2;
(6)阴极上氢离子得电子生成氢气,阳极上氢氧根离子失电子生成氧气,所以两极均得到气体,阴极上LiCoO2得电子和氢离子反应生成Co2+,
电极反应式为LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O和 2H++2e-=H2↑,
故答案为:LiCoO2+4H++e-=Li++Co2++2H2O; 2H++2e-=H2↑.
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