17.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(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,呈凝乳狀或膠體,不易過(guò)濾.
(1)60℃時(shí)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(shí)間后,過(guò)濾、洗滌,真空烘干得微米級(jí)Co(OH)2.
①制備時(shí),在加入NaOH溶液前必須先加氨水的原因是
.
②洗滌時(shí),使用熱水除去產(chǎn)品表面雜質(zhì).檢驗(yàn)產(chǎn)品是否洗凈的實(shí)驗(yàn)操作是
.
(2)經(jīng)儀器分析,測(cè)得按題(1)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.
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(jiàn)如圖),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
(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(shí)至少需加入水合肼的質(zhì)量為
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(jí)氫氧化鈷.已知:酸性條件下的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)镃o3+>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(kāi)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(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)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
,調(diào)節(jié)pH至9.5,過(guò)濾、洗滌,真空烘干得到微米級(jí)Co(OH)
2.實(shí)驗(yàn)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.