Question

治理環境污染刻不容緩，建設美麗中國是十八大的奮斗目標．2012年底鋰電池總產量超過35億只，對不可再生的金屬資源的消耗是相當大的．因此鋰電池回收具有重要意義，其中需要重點回收的是正極材料，其主要成分為鈷酸鋰（LiCoO₂）、導電乙炔黑（一種炭黑）、鋁箔以及有機粘接劑．某回收工藝流程如下：

（1）根據上述工藝流程圖得出：可回收到的產物除了有Li₂CO₃，還有

 

、

 

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（2）鋰電池使用廣泛的主要原因是

 

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（3）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留單質鋰，為了安全生產，對拆解環境的要求是

 

；
（4）堿浸時主要反應的化學方程式為

 

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（5）最后一步過濾應趁熱過濾，原因是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：鋁鈷膜廢料中含有LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調節濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉化成氫氧化鋁沉淀；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反應的離子方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通過操作分別分離出Li₂SO₄、CoSO₄，通過濃縮、加入飽和碳酸鈉溶液后過濾，最后得到碳酸鋰固體，
（1）根據工藝流程的最終產物可判斷回收到的產物，應為Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）根據鋰電池的優點來回答；
（3）從金屬鋰的化學性質分析，鋰為活潑金屬；
（4）根據鋁能和堿反應來寫方程式；
（5）根據Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應趁熱過濾．

解答： 解：題干工藝流程為：鋁鈷膜廢料中含有LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調節濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉化成氫氧化鋁沉淀；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反應的離子方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通過操作分別分離出Li₂SO₄、CoSO₄，通過濃縮、加入飽和碳酸鈉溶液后過濾，最后得到碳酸鋰固體，
（1）工藝流程的最終產物為：Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃，故答案為：Al（OH）₃；CoSO₄；
（2）單位質量的金屬鋰放出的電量很大，所以鋰電池使用廣泛，故答案為：單位質量的金屬鋰放出的電量很大；
（3）金屬鋰性質活潑，易與氧氣、水發生反應，故答案為：隔絕空氣和水分；
（4）鋁能與堿反應：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（5）Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應趁熱過濾，防止析出硫酸鈉晶體，故答案為：防止析出硫酸鈉晶體．

點評：本題為生產流程題，涉及金屬的回收、氧化還原反應、物質的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，難度中等．