氫氧化鈷[Co(OH)2]是鋰電池正極材料鈷酸鋰(LiCoO2)的前驅(qū)體.以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼為原料可制得微米級Co(OH)2.
已知:①Co2+、Co3+易與NH3形成絡(luò)合物,[Co(NH3)6]2+的還原性強于Co(OH)2和Co2+;
②水合肼N2H4?H2O為無色油狀液體,具有強還原性,氧化產(chǎn)物為N2;
③沉淀的生成速率越快,顆粒越小,呈凝乳狀或膠體,不易過濾.
(1)60℃時在攪拌下向CoSO4溶液中加入氨水,調(diào)節(jié)pH至6后,再加入NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH至9.5左右,一段時間后,過濾、洗滌,真空烘干得微米級Co(OH)2.
①制備時,在加入NaOH溶液前必須先加氨水的原因是
Co2+與NH3形成絡(luò)合物[Co(NH3)6]2+,使溶液在Co2+的濃度減小,可以降低Co2+與OH-反應(yīng)生成Co(OH)2沉淀的速率
Co2+與NH3形成絡(luò)合物[Co(NH3)6]2+,使溶液在Co2+的濃度減小,可以降低Co2+與OH-反應(yīng)生成Co(OH)2沉淀的速率
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②洗滌時,使用熱水除去產(chǎn)品表面雜質(zhì).檢驗產(chǎn)品是否洗凈的實驗操作是 取最后一次洗滌的濾液,加入BaCl2溶液,如無白色沉淀生成,則產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈,否則,未洗滌干凈
取最后一次洗滌的濾液,加入BaCl2溶液,如無白色沉淀生成,則產(chǎn)品已經(jīng)洗滌干凈,否則,未洗滌干凈
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(2)經(jīng)儀器分析,測得按題(1)步驟制得的Co(OH)2晶體結(jié)構(gòu)中含有Co(Ⅲ),進一步用碘量法測得Co(Ⅱ)的氧化程度為8%.因此制備時必須加入一定量的還原劑.
①將500mL 1mol/L的CoSO4溶液與氨水配成pH為6的溶液,加入三頸燒瓶中(裝置見如圖),滴液漏斗a裝有NaOH溶液、b中裝有水合肼.60℃時依次將兩種溶液加入三頸燒瓶,充分反應(yīng)后,過濾.實驗時應(yīng)先打開滴液漏斗 b
b
(填“a”或“b”).
②為確保制得的Co(OH)2產(chǎn)品中不含Co(Ⅲ),制備時至少需加入水合肼的質(zhì)量為 0.5
0.5
g.
(3)以廢舊鋰電池正極材料(含LiCoO2,以及少量Al、Fe等)為原料制備微米級氫氧化鈷.已知:酸性條件下的氧化性強弱順序為Co3+>H2O2>Cl2>Fe3+;LiOH可溶于水:如表所示是部分金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH.
金屬離子 |
Co2+ |
Fe2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
開始沉淀的pH |
7.6 |
7.6 |
2.7 |
4.0 |
沉淀完全的pH |
9.2 |
9.6 |
3.7 |
5.2 |
請補充完整實驗方案:取一定量廢舊鋰電池正極材料,粉碎后與Na
2SO
3溶液配成懸濁液,在攪拌下
向其中加入1mol/LH2SO4至固體完全溶解,再加入30%H2O2溶液直至溶液顏色不再加深,然后向溶液中加入5mol/L氨水,調(diào)節(jié)pH=6,過濾,向濾液中加入5mol/LNaOH溶液
向其中加入1mol/LH2SO4至固體完全溶解,再加入30%H2O2溶液直至溶液顏色不再加深,然后向溶液中加入5mol/L氨水,調(diào)節(jié)pH=6,過濾,向濾液中加入5mol/LNaOH溶液
,調(diào)節(jié)pH至9.5,過濾、洗滌,真空烘干得到微米級Co(OH)
2.實驗中可選用的試劑:1mol/LH
2SO
4溶液、2mol/LHCl溶液、5mol/LNaOH溶液、5mol/L氨水、30%H
2O
2溶液.