氫氧化鈷[Co（OH）2]是鋰電池正極材料鈷酸鋰（LiCoO2）的前驅(qū)體，以廢舊鋰電池正極材料（含LiCoO2及少量Al、Fe等）為原料制備CoSO4溶液，以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼為原料可制得微米級(jí)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(qiáng)于Co（OH）2和Co2+；
②水合肼（N2H4?H2O）為無(wú)色油狀液體，具有強(qiáng)還原性，氧化產(chǎn)物為N2；
③沉淀的生成速率越快，顆粒越小，呈凝乳狀成膠體，不易過(guò)濾。
（1）以廢舊鋰電池正極材料為原料制備CoSO4溶液。取一定量廢舊鋰電池正極材料，粉碎后與Na2SO3溶液混合配成懸濁液，邊攪拌邊加入1mol?L-1H2SO4溶液充分反應(yīng)。LiCoO2轉(zhuǎn)化為CoSO4、Li2SO4的化學(xué)方程式為 2LiCoO2+3H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Li2SO4+Na2SO4+3H2O2LiCoO2+3H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Li2SO4+Na2SO4+3H2O。從分液漏斗中滴入1mol?L-1H2SO4時(shí)，滴加速率不能太快且需要快速攪拌的原因是 使硫酸與懸濁液充分接觸反應(yīng)，防止局部酸性過(guò)強(qiáng)產(chǎn)生二氧化硫逸出（或提高鈷的還原率）使硫酸與懸濁液充分接觸反應(yīng)，防止局部酸性過(guò)強(qiáng)產(chǎn)生二氧化硫逸出（或提高鈷的還原率）。
（2）60℃時(shí)在攪拌下向溶液中加入氨水，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(shí)間后，過(guò)濾、洗滌，真空烘干得微米級(jí)Co（OH）2。制備時(shí)，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。
（3）經(jīng)儀器分析，測(cè)得按題（2）步驟制得的Co（OH）2晶體結(jié)構(gòu)中含有Co（Ⅲ），進(jìn)一步用碘量法測(cè)得Co（Ⅱ）的氧化程度為8%。因此制備時(shí)必須加入一定量的還原劑。將500mL1mol?L-1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(jiàn)圖-1），滴液漏斗a裝有NaOH溶液、b中裝有水合肼，60℃時(shí)依次將兩種溶液加入三頸燒瓶，充分反應(yīng)后，過(guò)濾，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開(kāi)滴液漏斗 bb（填“a”或“b”）。
（4）利用含鈷廢料（主要成分為Co3O4，還含有少量的石墨、LiCoO2等雜質(zhì)）制備碳酸鈷CoCO3。
已知：①CoCO3幾乎不溶于水，Li2CO3微溶于水，Co2+（以0.1mol?L-1）開(kāi)始沉淀的pH為7.6；
②鈷、鋰在有機(jī)磷萃取劑（HR）中的萃取率與pH的關(guān)系如圖-2所示；
③酸性條件下的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篊o3+＞H2O2。
請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：取一定量含鈷廢料，粉碎后 向其中加入2mol/L稀硫酸和30%H2O2溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向溶液中加入有機(jī)磷（HR）；用2mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.4左右（5.2～5.8之間），充分振蕩后分液，向有機(jī)層中滴加2mol/L硫酸溶液，調(diào)節(jié)pH約為2，分液，邊攪拌邊向水層中滴加0.5mol/LNa2CO3溶液向其中加入2mol/L稀硫酸和30%H2O2溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向溶液中加入有機(jī)磷（HR）；用2mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.4左右（5.2～5.8之間），充分振蕩后分液，向有機(jī)層中滴加2mol/L硫酸溶液，調(diào)節(jié)pH約為2，分液，邊攪拌邊向水層中滴加0.5mol/LNa2CO3溶液，充分反應(yīng)后，靜置后過(guò)濾，洗滌、干燥得到CoCO3。實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：2mol?L-1H2SO4溶液、2mol?L-1NaOH溶液、有機(jī)磷（HR）、5mol?L-1Na2CO3溶液、0.5mol?L-1Na2CO3溶液、30%H2O2溶液。
【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．
【答案】2LiCoO2+3H2SO4+Na2SO3=2CoSO4+Li2SO4+Na2SO4+3H2O；使硫酸與懸濁液充分接觸反應(yīng)，防止局部酸性過(guò)強(qiáng)產(chǎn)生二氧化硫逸出（或提高鈷的還原率）；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；b；向其中加入2mol/L稀硫酸和30%H2O2溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向溶液中加入有機(jī)磷（HR）；用2mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.4左右（5.2～5.8之間），充分振蕩后分液，向有機(jī)層中滴加2mol/L硫酸溶液，調(diào)節(jié)pH約為2，分液，邊攪拌邊向水層中滴加0.5mol/LNa2CO3溶液
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：11引用：1難度：0.4
相似題
-
1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)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(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(kāi)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
相關(guān)試卷