锂离子电池的应用广泛，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）和铝箔等．现欲利用以下步骤回收正极材料中的某些金属资源．①电池经过放电处理后拆解，将正

Question

锂离子电池的应用广泛，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）和铝箔等．现欲利用以下步骤回收正极材料中的某些金属资源．
①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤；
②向①所得滤液中通入过量CO₂气体得到白色沉淀；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H₂O₂，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO₂+3H₂SO₄+H₂O₂=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CoSO₄和Li₂SO₄；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO₄含量大大减小．
（1）写出步骤①中反应方程式___；
（2）写出步骤②中得到的白色沉淀是___；
（3）步骤③发生的反应中氧化剂是___，氧化产物是___；
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是___；
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是__ 

Answer 1

①电池经过放电处理后拆解，将正极材料用NaOH溶液浸泡，过滤，正极材料中Al和NaOH溶液反应，方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，然后过滤，滤液中含有NaAlO₂和NaOH、滤渣中含有LiCoO₂；
②向①所得滤液中通入过量CO₂气体得到白色沉淀，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氢氧化铝，反应方程式为NaAlO₂+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
③向①所得的滤渣中加入稀硫酸和H₂O₂，在80℃时加热一段时间，发生反应2LiCoO₂ +3H₂SO₄+H₂O₂=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂，失电子化合价升高的反应物是还原剂，还原剂对应的产物是氧化产物，该混合物中还存在双氧水的分解反应；如果将稀硫酸换为稀盐酸，盐酸具有还原性，能被LiCoO₂ 氧化生成氯气；
④将③所得的液体调整pH后过滤，滤液中存在CuSO₄和LiSO₄；
⑤向④所得滤液中加入有机溶剂，溶液分层．经检测水溶液中CoSO₄含量大大减小，说明CoSO₄在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度．
（1）通过以上分析知，步骤①中反应方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（2）通过以上分析知，步骤②中得到的白色沉淀是Al（OH）₃，故答案为：Al（OH）₃；
（3）步骤③发生的反应为2LiCoO₂ +3H₂SO₄+H₂O₂=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，该反应中Co元素化合价由+3价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价，所以氧化剂是LiCoO₂，氧化产物是O₂，
故答案为：LiCoO₂；O₂；
（4）步骤③中的稀硫酸可用盐酸代替，但缺点是盐酸具有还原性，能被LiCoO₂ 氧化生成氯气，氯气有毒污染空气，故答案为：氯气有毒污染空气；
（5）步骤③加热时除发生上述反应，还发生的反应是2H₂O₂(△.)/()2H₂O+O₂↑，故答案为：2H₂O₂(△.)/()2H₂O+O₂↑；
（6）通过以上分析知，CoSO₄和Li₂SO₄中易溶于有机溶剂的是CoSO₄，第⑤步操作名称为萃取，
故答案为：CoSO₄；萃取．