锂离子电池的应用很广 其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2） 导电剂乙炔

锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。 回答下列问题： （1）LiCoO2中，Co元素的化合价为          。 （2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式                     。 （3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式                                                         ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是                          。 （4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式                      。 （5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式                                                         。 （6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是      。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有               （填化学式）。

参考解答

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2025-04-01 11:29:25

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（1）+3 （2）2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)- 4 + 3H2↑ （3）2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O 2H2O22H2O + O2↑ ；有氯气生成，污染较大。 （4）CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 ↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O （5） Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C （6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4

以工艺流程为背景考查化学反应原理中的电化学知识，包括电极反应式的书写、氧化还原反应，综合性较强。 （1）根据化合价代数和为0的原则，LiCoO2中Li为+1价，O为-2价，iCo元素的化合价为+3。 （2）根据工艺流程和相关产物可知，锂离子电池正极材料中只有铝箔与氢氧化钠反应，发生反应的离子方程式2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)- 4 + 3H2↑。 （3）根据“酸浸”的反应物和反应条件，发生的所有氧化还原反应的化学方程式为；2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O，H2O2自身发生分解反应，2H2O22H2O + O2↑；LiCoO2具有较强的氧化性，用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，氯气生成，污染较大。 （4）根据“沉钴”过程中反应物和产物，发生反应的化学方程式CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 ↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O。 （5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，放电时负极发生的反应为LixC6-xe-=6C+xLi+，正极Li1-xCoO2 + xe- = LiCoO2 + xLi+，电池总反应方程式Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C。 （6）进行放电处理时，Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中，有利于锂在正极的回收。根据整个工艺流程的化学反应原理，可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4三种。 【考点定位】工艺流程、电化学、离子方程式

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