【題目】鈷鐵氧體(CoFe2O4)不僅是重要的磁性材料、磁致伸縮材料,還是重要的鋰離子電池負(fù)極材料。工業(yè)上,可以由廢舊鋰鈷電池正極材料(主要含FeAl、硅等雜質(zhì))回收鈷,再用電化學(xué)法制得CoFe2O4。其流程如圖所示(過程中所加試劑均足量)

.廢舊電池中鈷的回收

1)含鋁濾液中,鋁元素的存在形式為________(寫化學(xué)式);硅在過程_____(填序號)與鈷分離。

2)寫出過程②中LiCoO2H2O2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________

3)過程③Na2CO3的主要作用為________________________________________。

.電解法制得鈷鐵合金

4)配制 0.050molL-1 FeSO40.025molL-1 CoSO4的混合溶液,用銅作陰極、石墨作陽極進(jìn)行電解,獲得CoFe2合金。陰極的電極方程式為____________________________________。

.陽極氧化法制得鈷鐵氧體

5)以1.500molL1NaOH溶液作電解液,純凈的鈷鐵合金(CoFe2)作陽極進(jìn)行電解,在陽極上獲得CoFe2O4薄膜。該電解過程的化學(xué)方程式為_________________________。

6)當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時,陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g,與理論值不符,其原因可能為______________________________________________。

7)由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實意義在于:______________________(寫一條即可)。

【答案】NaAlO2AlO2- 2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=2CoSO4+O2+ Li2SO4+4H2O 調(diào)節(jié)pH,使Fe3+沉淀分離 Co2++2Fe2++6e-=CoFe2 電極上同時生成了CoFe的氫氧化物 合理利用廢棄物;變廢為寶;減少重金屬污染(寫一條即可)

【解析】

廢舊鋰鈷電池正極材料(主要含Fe、Al、硅等雜質(zhì)),用氫氧化鈉溶液浸泡溶解,雜質(zhì)Al、硅與氫氧化鈉反應(yīng),轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉和硅酸鈉,過濾后得到的濾渣中含有LiCoO2和雜質(zhì)Fe,在硫酸和雙氧水的作用下將單質(zhì)鐵雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為鐵離子,LiCoO2H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng),酸性條件下,雙氧水將LiCoO2的鈷元素氧化為鈷離子,再加入Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+沉淀與溶液中的鈷離子分離,加入萃取劑,將鋰離子與溶液分離,分液后得到含有硫酸鈷的溶液。

1)由廢舊鋰鈷電池正極材料(主要含Fe、Al、硅等雜質(zhì))回收鈷,一般除雜試劑要過量,Al和過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,雜質(zhì)中的硅單質(zhì)也可與氫氧化鈉反應(yīng),可在第一步堿溶中和金屬鋁一并除去;

2)根據(jù)流程轉(zhuǎn)化LiCoO2H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng),酸性條件下,雙氧水將LiCoO2的鈷元素氧化為鈷離子,化學(xué)方程式2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=2CoSO4+O2↑+ Li2SO4+4H2O;

3)過程③中,在硫酸和雙氧水的作用下將單質(zhì)鐵雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為鐵離子,再加入Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+沉淀與溶液中的鈷離子分離;

4)陰極上,溶液中的Co2+Fe2+得到電子,轉(zhuǎn)化為CoFe2,陰極的電極方程式為Co2++2Fe2++6e=CoFe2

5NaOH溶液作電解液,相當(dāng)于電解水,陰極上產(chǎn)生氫氣,鈷鐵合金(CoFe2)作陽極,活性電極參與電極反應(yīng),合金CoFe2和氫氧根離子失電子變?yōu)?/span>CoFe2O4, 該電解過程的化學(xué)方程式為;

6)陽極電極材料增重質(zhì)量為氧的質(zhì)量,根據(jù),生成1mol CoFe2O4時,轉(zhuǎn)移8mol電子,當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時,生成0.05mol CoFe2O4,增加的質(zhì)量為0.05mol×4×16g/mol=3.2g<3.4g,說明陽極上除了產(chǎn)生CoFe2O4外,還產(chǎn)生了其他物質(zhì),原因可能是:陽極鈷鐵合金(CoFe2)在失電子過程中轉(zhuǎn)化為鐵離子和鈷離子,與電解質(zhì)溶液中的氫氧根離子結(jié)合,形成了CoFe的氫氧化物;

7)由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4可對廢棄物進(jìn)行回收再利用,可減少重金屬離子對環(huán)境的污染。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】是制備活性ZnO的中間體,以鋅焙砂(主要成分為ZnO,含少量等離子)為原料制備的工藝流程如圖,下列說法不正確的是

A.當(dāng)的混合溶液呈中性時,

B.浸取時為了提高鋅的浸出率,可采取的措施是攪拌、適當(dāng)加熱

C.浸取時加入的過量,生成的離子方程式為:

D.過濾Ⅲ”所得濾液可循環(huán)使用,其主要成分的化學(xué)式是

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用可再生的物質(zhì)制備乙酸乙酯的綠色合成路線之一如圖所示:

M的化學(xué)式為_______________________;

⑵反應(yīng)③的反應(yīng)類型為____________________;

⑶寫出反應(yīng)④的化學(xué)方程式: _____________________________;

⑷寫出反應(yīng)②的方程式: ______________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下表是元素周期表的一部分,參照元素在表中的位置,請用化學(xué)用語回答下列問題:


周期

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

O

1









2









3









4









5









1)元素的名稱為 ;的最高價含氧酸的化學(xué)式為

2兩種元素的原子按1:1組成的常見化合物的結(jié)構(gòu)式為

3、、的簡單離子半徑由大到小的順序為 。(用離子符號表示)

4的最高價氧化物的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。

5)用電子式表示組成的化合物的形成過程

6)海帶中含有元素,海帶灰中含有該元素的簡單陰離子,在硫酸酸化下,可用雙氧水將其氧化為單質(zhì)。寫出該反應(yīng)的離子方程式 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】X、Y、Z、M、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期元素,X元素原子核外有三個能級,各能級電子數(shù)相等,Y的單質(zhì)在空氣中燃燒生成一種淡黃色的固體;Z元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2,M原子外圍電子排布式為3dn4sn;W的內(nèi)層電子已全充滿,最外層只有2個電子。

請回答下列問題:

1X元素在周期表中的位置是____W2+離子的外圍電子排布式為___。

2X 能與氫、氮、氧三種元素構(gòu)成化合物 XO(NH2)2,其中X原子和N原子的雜化方式為分別為______,該化合物分子中的π鍵與σ鍵的個數(shù)之比是____;該物質(zhì)易溶于水的主要原因是___

3)已知BeAl元素處于周期表中對角線位置,化學(xué)性質(zhì)相似,請寫出Y元素與Be元素兩者相應(yīng)的最高價氧化物對應(yīng)水化物相互反應(yīng)的化學(xué)方程式:____。

4M晶體的原子堆積方式為六方堆積(如圖所示),則晶體中M原子的配位數(shù)是___。某M配合物的化學(xué)式是[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O1 mol該配合物中含配位鍵的數(shù)目是____。

5Y離子和Z離子比較,半徑較大的是___(填離子符號),元素Y與元素Z形成的晶體的晶胞結(jié)構(gòu)是如圖所示的正方體,每個Y離子周圍與它最近的Y離子有___個。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列四個數(shù)據(jù)是在不同條件下測出的合成氨反應(yīng)的速率,其中最快是

A.V(H2)==0.1 mol(L·min)B.V(N2)==0.1mol(L·min)

C.V(NH3)==0.15mol(L·min)D.V(N2)==0.02mol(L·s)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】2L密閉容器中把4molA2molB混合,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)3A(g)2B(g)zC(g)2D(g)。2min后反應(yīng)達(dá)到平衡時生成1.6molC,又測得反應(yīng)速率v(D)=0.2mol/(L·min)。則下列說法正確的是(

A.z=4

B.B物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是20%

C.A的平衡濃度是1.6mol/L

D.平衡時氣體壓強(qiáng)是原來的

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】按照要求填空:

(1) 在一可變的容積的密閉容器中進(jìn)行

①增加Fe的量,其反應(yīng)速率的變化是______(填增大、不變、減小,以下相同)

②將容器的體積縮小一半,反應(yīng)速率______________

③保持體積不變,充入N2使體系壓強(qiáng)增大,其反應(yīng)速率________

④保持壓強(qiáng)不變,充入N2使容器的體積增大,其反應(yīng)速率__________

(2)2HI(g) H2(g)+I2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))改變下列條件:

①減小容器體積:平衡____(填正移,逆移,不移動,以下相同)顏色___(加深,變淺,不變,以下相同)

②加熱升高溫度:平衡____________

③體積不變,充入H2:平衡_____________顏色_______________

(3)可逆反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),據(jù)圖判斷t2t3時刻采取的措施t2____t3_______

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某小分子抗癌藥物的分子結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是

A. 1mol該有機(jī)物最多可以和5mol NaOH反應(yīng)

B. 該有機(jī)物容易發(fā)生加成、取代、中和、消去等反應(yīng)

C. 該有機(jī)物遇FeCl3溶液不變色,但可使酸性KMnO4溶液褪色

D. 1mol該有機(jī)物與濃溴水反應(yīng),最多消耗3mol Br2

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