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。某廠按如圖流程對廢舊鋰離子電池的正極進行回收再生。回答有關問題：

已知：①草酸電離常數：，；草酸的酸式鹽以及草酸鋰均可溶。

②常溫時，有關物質Ksp如下表(單位略)：

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

(2)已知中、、化合價相同，則它們的化合價為_________。

(3)加入草酸加熱時，、、元素部分轉化為、、沉淀，而另一部分以草酸的酸式鹽形式進入溶液。寫出與草酸反應生成沉淀的化學方程式_________。

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

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

(6)濾液2調時，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，反應物接觸面積就越小，反應速率越慢，且反應不充分 使和轉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，經800℃焙燒，將碳轉化為二氧化碳；加入草酸加熱時，、、元素部分轉化為、、沉淀，而另一部分以草酸的酸式鹽形式進入溶液；加入氫氧化鈉調節pH除去三價鐵，三價鋁，再加碳酸鈉沉淀Li+；最終焙燒，得可再生電池粉。

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

(2) 中、、化合價相同，設為a，Li的化合價為+1，O為-2價，根據正負化合價的代數和為零，得 ，a=3，故答案為：+3；

(3) 與草酸反應生成、，同時Co的化合價從+3變為+2，C的化合價要升高，從+3變為+4，生成CO2，故答案為：；

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

(5). 通過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,OH-的濃度為2×10-11mol/L，再通過水的電離平衡常數和pH求出c(OH-)=2×10-11mol/L時，H+的濃度為5×10-4mol/L，所以pH為-lg(5×10-4)=3.3時，同理，Al3+沉淀完全pH約為3，故答案為：使和轉化為氫氧化物沉淀除去；

(6) 溶液中，故答案為：。