以廢舊鋰離子電池的正極材料[活性物質(zhì)為LixCoO2（x≤1）、附著物為炭黑、聚乙烯醇粘合劑、淀粉等]為原料，制備納米鈷粉和Co3O4。
（1）預(yù)處理。將正極材料研磨成粉末后進(jìn)行高溫煅燒。高溫煅燒的目的是 除去正極材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物質(zhì)除去正極材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物質(zhì)。
（2）浸出。將煅燒后的粉末（含LixCoO2和少量難溶雜質(zhì)）與硫酸混合，得到懸濁液，加入圖-1所示的燒瓶中。控制溫度為75°C，邊攪拌邊通過分液漏斗滴加雙氧水，充分反應(yīng)后，濾去少量固體殘?jiān)玫絃i2SO4、CoSO4和硫酸的混合溶液。浸出實(shí)驗(yàn)中當(dāng)觀察到 圓底燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡圓底燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡，可以判斷反應(yīng)結(jié)束，不再滴加雙氧水。
（3）制鈷粉。向浸出后的溶液中加入NaOH調(diào)節(jié)pH，接著加入N2H4?H2O可以制取單質(zhì)鈷粉，同時(shí)有N2生成。已知不同pH時(shí)Co（Ⅱ）的物種分布圖如圖-2所示。Co2+可以和檸檬酸根離子（C6H5O3-7）生成配合物[CoC6H5O7]-。
①寫出pH=9時(shí)制鈷粉的離子方程式：Co4（OH）44++2N2H4?H2O+4OH-=4Co↓+2N2↑+10H2OCo4（OH）44++2N2H4?H2O+4OH-=4Co↓+2N2↑+10H2O。
②pH＞10后所制鈷粉中由于含有Co（OH）2而導(dǎo)致純度降低。若向pH＞10的溶液中加入檸檬酸鈉（Na3C6H5O7），可以提高鈷粉的純度，原因是 Co2+與檸檬酸鈉反應(yīng)生成配合物[CoC6H5O7]-，能抑制Co（OH）2的生成或促進(jìn)Co（OH）2的溶解Co2+與檸檬酸鈉反應(yīng)生成配合物[CoC6H5O7]-，能抑制Co（OH）2的生成或促進(jìn)Co（OH）2的溶解。
（4）請補(bǔ)充完整由浸取后濾液先制備CoC2O4?2H2O，并進(jìn)一步制取Co3O4的實(shí)驗(yàn)方案：取浸取后濾液，邊攪拌邊加入2 mol?L-1 （NH4）2C2O4溶液，當(dāng)靜置時(shí)上層清液中加入（NH4）2C2O4溶液不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，停止滴加，過濾，用蒸餾水洗滌至取最后一次洗滌濾液加入0.1 mol?L-1 BaCl2溶液時(shí)無沉淀生成，將固體在400℃～800℃下加熱，當(dāng)殘余固體質(zhì)量不再發(fā)生變化后停止加熱邊攪拌邊加入2 mol?L-1 （NH4）2C2O4溶液，當(dāng)靜置時(shí)上層清液中加入（NH4）2C2O4溶液不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，停止滴加，過濾，用蒸餾水洗滌至取最后一次洗滌濾液加入0.1 mol?L-1 BaCl2溶液時(shí)無沉淀生成，將固體在400℃～800℃下加熱，當(dāng)殘余固體質(zhì)量不再發(fā)生變化后停止加熱，得到Co3O4。[已知：Li2C2O4易溶于水，CoC2O4難溶于水，CoC2O4?2H2O在空氣中加熱時(shí)的固體殘留率（剩余固體質(zhì)量原固體質(zhì)量×100%）與隨溫度的變化如圖-3所示。實(shí)驗(yàn)中需使用的試劑有：2mol?L-1（NH4）2C2O4溶液、0.1mol?L-1BaCl2溶液]
（5）用下列實(shí)驗(yàn)可以測定LixCoO2的組成：
實(shí)驗(yàn)1：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的LixCoO2樣品，加入鹽酸，加熱至固體完全溶解（溶液中的金屬離子只存在Li+和Co2+），冷卻后轉(zhuǎn)移到容量瓶中并定容至100mL。
實(shí)驗(yàn)2：移取25.00mL實(shí)驗(yàn)1容量瓶中溶液，加入指示劑，用0.01000mol?L-1 EDTA（Na2H2Y）溶液滴定至終點(diǎn)（滴定反應(yīng)為Co2++Y4-=CoY2-），平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。
實(shí)驗(yàn)3：準(zhǔn)確稱取與實(shí)驗(yàn)1中等質(zhì)量的LixCoO2樣品，加入一定量的硝酸和H2O2溶液，加熱至固體完全溶解。冷卻后轉(zhuǎn)移到容量瓶中并定容至100mL。移取10.00mL溶液，通過火焰原子吸收光譜法測定其中Li+濃度為6.000×10-3mol?L-1。
計(jì)算LixCoO2樣品的化學(xué)式，并寫出計(jì)算過程 設(shè)25.00mL溶液中含有n（Co2+ ）=ymol,則根據(jù)方程式Co2++Y4-=CoY2-，可得y=0.0100mol/L×0.025L=0.00025mol,根據(jù)題中已知信息，取樣品配制100mL，而移取25.00mL，所以100mL樣品中含有n（Co）=n（Co2+）=0.00025mol×10025=0.001mol；由實(shí)驗(yàn)3可知100mL樣品中：n（Li）=6.000×10-3×0.1L=0.0006mol,則n（Li）：n（Co）=x：1=0.0006mol：0.001mol=0.6，則x=0.6，所以化學(xué)式為Li0.6CoO2設(shè)25.00mL溶液中含有n（Co2+ ）=ymol,則根據(jù)方程式Co2++Y4-=CoY2-，可得y=0.0100mol/L×0.025L=0.00025mol,根據(jù)題中已知信息，取樣品配制100mL，而移取25.00mL，所以100mL樣品中含有n（Co）=n（Co2+）=0.00025mol×10025=0.001mol；由實(shí)驗(yàn)3可知100mL樣品中：n（Li）=6.000×10-3×0.1L=0.0006mol,則n（Li）：n（Co）=x：1=0.0006mol：0.001mol=0.6，則x=0.6，所以化學(xué)式為Li0.6CoO2。
O
3
-
7
剩余固體質(zhì)量
原固體質(zhì)量
100
25
100
25
【答案】除去正極材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物質(zhì)；圓底燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡；Co4（OH）44++2N2H4?H2O+4OH-=4Co↓+2N2↑+10H2O；Co2+與檸檬酸鈉反應(yīng)生成配合物[CoC6H5O7]-，能抑制Co（OH）2的生成或促進(jìn)Co（OH）2的溶解；邊攪拌邊加入2 mol?L-1 （NH4）2C2O4溶液，當(dāng)靜置時(shí)上層清液中加入（NH4）2C2O4溶液不再產(chǎn)生沉淀時(shí)，停止滴加，過濾，用蒸餾水洗滌至取最后一次洗滌濾液加入0.1 mol?L-1 BaCl2溶液時(shí)無沉淀生成，將固體在400℃～800℃下加熱，當(dāng)殘余固體質(zhì)量不再發(fā)生變化后停止加熱；設(shè)25.00mL溶液中含有n（Co2+ ）=ymol，則根據(jù)方程式Co2++Y4-=CoY2-，可得y=0.0100mol/L×0.025L=0.00025mol，根據(jù)題中已知信息，取樣品配制100mL，而移取25.00mL，所以100mL樣品中含有n（Co）=n（Co2+）=0.00025mol×=0.001mol；由實(shí)驗(yàn)3可知100mL樣品中：n（Li）=6.000×10-3×0.1L=0.0006mol，則n（Li）：n（Co）=x：1=0.0006mol：0.001mol=0.6，則x=0.6，所以化學(xué)式為Li0.6CoO2
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【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：27引用：1難度：0.5
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應(yīng)方程式是．
（6）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是；當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5
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