Question

鋰電池消耗量巨大，這對(duì)不可再生的金屬資源消耗是相當(dāng)大的．因此鋰離子電池回收具有重要意義，其中需要重點(diǎn)回收的是正極材料，其主要成分為鈷酸鋰（LiCoO₂）、導(dǎo)電乙炔黑（一種炭黑）、鋁箔以及有機(jī)粘接劑．某回收工藝流程如圖：

（1）上述工藝回收到的產(chǎn)物有Al（OH）₃、

 

 （填化學(xué)式）；其中生成Al（OH）₃的離子方程式為

 

．
（2）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留有原子態(tài)的鋰，為了安全，對(duì)拆解環(huán)境的要求是

 

．
（3）酸浸時(shí)如果用鹽酸代替H₂SO₄和H₂O₂的混合液也能達(dá)到溶解的目的，但不利之處 是

 

．
（4）生成Li₂CO₃的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．已知 Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，所以在濃縮結(jié)晶后的一步操作是

 

．進(jìn)行該步操作有時(shí)采用如圖裝置進(jìn)行．下列關(guān)于使用該裝置的說法錯(cuò)誤的是

 

a．用玻璃棒輕輕攪動(dòng)漏斗中液體，以加快過濾
b．過濾結(jié)束后，先關(guān)掉水龍頭停止抽氣，再取掉抽濾瓶的橡膠接管
c．與普通過濾相比，該過濾操作除了能加快過濾速度，還可以得到更加干燥的沉淀
d．A瓶是安全瓶，主要是起防倒吸的作用
（5）現(xiàn)有一種新型鋰離子電池，是將尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作為電池的正極材料．在嵌鋰過程過程中變?yōu)辂}巖型Li₇Ti₅O₁₂．該鋰離子電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．充電時(shí)的陽極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,原電池和電解池的工作原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)工藝流程的最終產(chǎn)物可判斷回收到的產(chǎn)物，應(yīng)為Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）從金屬鋰的化學(xué)性質(zhì)分析，鋰為活潑金屬；
（3）由題中信息知LiCoO₂具有強(qiáng)氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律來書寫化學(xué)方程式，Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾；
a．過濾時(shí)不能攪拌；
b．先取掉抽濾瓶的橡膠接管，再關(guān)掉水龍頭停止抽氣；
c．抽濾速度比普通過濾速度要快，得到的固體較干燥；
d．A瓶能防止液體倒吸到抽濾瓶中；
（5）Li失電子為負(fù)極；充電時(shí)陽極上Li₇Ti₅O₁₂得電子．

解答： 解：（1）工藝流程的最終產(chǎn)物為：Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃，故答案為：CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）金屬鋰性質(zhì)活潑，易與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，故答案為：隔絕空氣和水分；
（3）由題中信息知LiCoO₂具有強(qiáng)氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，故答案為：有氯氣生成，污染較大；
（4）碳酸鋰難溶，生成Li₂CO₃的化學(xué)反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為L(zhǎng)i₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓，Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾；
a．濾紙容易破損，所以過濾時(shí)不能攪拌，故a錯(cuò)誤；
b．先取掉抽濾瓶的橡膠接管，再關(guān)掉水龍頭停止抽氣，若先關(guān)掉水龍頭停止抽氣，再取掉抽濾瓶的橡膠接管，容易倒吸，故b錯(cuò)誤；
c．抽濾速度比普通過濾速度要快，得到的固體較干燥，故c正確；
d．A瓶能防止液體倒吸到抽濾瓶中，則A瓶主要是起防倒吸的作用，故d正確；
故答案為：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；趁熱過濾；ab；
（5）Li失電子為負(fù)極，則負(fù)極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e^-=Li⁺；充電時(shí)陽極上Li₇Ti₅O₁₂得電子，則陽極的電極反應(yīng)為：Li₇Ti₅O₁₂-3e-=Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺；
故答案為：Li-e^-=Li⁺；Li₇Ti₅O₁₂-3e-=Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題為生產(chǎn)流程題，涉及金屬的回收、環(huán)境保護(hù)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜等問題，題目較為綜合，做題時(shí)注意仔細(xì)審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息，本題難度中．