实验室以废旧锂电池正极材料（含LiCoO2及少量Al、Fe等）为原料制备Co3O4。
已知：Ksp[Co（OH）2]=1.6×10-15，Ksp（CoC2O4）=6.3×10-8，Ksp（CoCO3）=1.4×10-14；NH3⋅H2O的电离常数为Kb=1.8×10-5，H2C2O4的电离常数分别为Ka1=5.4×10-2，Ka2=5.6×10-5。
（1）“酸浸”时LiCoO2与H2O2反应生成Co2+并放出O2，该反应的离子方程式为 2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++4H2O+O2↑2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++4H2O+O2↑。
（2）“萃取”时有机磷萃取剂（用HA表示）萃取金属离子的原理可表示为：Mn++nHA（有机层）⇌MAn（有机层）+nH+（水层）。钴、锂在有机磷萃取萃取剂中的萃取率与pH的关系如图1所示。随pH的升高，Co2+在有机磷萃取剂中萃取率增大的原因是 pH升高，则c（H+）减小，平衡正向移动，MAn（有机层）增大，Co2+萃取率增大pH升高，则c（H+）减小，平衡正向移动，MAn（有机层）增大，Co2+萃取率增大。
（3）“反萃取”的目的是将有机层Co2+转移到水层。使Co2+尽可能多地发生上述转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有 适当提高稀硫酸的浓度或充分振荡分液漏斗或用萃取剂分多次萃取适当提高稀硫酸的浓度或充分振荡分液漏斗或用萃取剂分多次萃取（填两项）。
（4）“沉钴”时可加入H2C2O4溶液或（NH4）2C2O4溶液反应制得CoC2O4。不能用Na2C2O4溶液代替（NH4）2C2O4溶液的原因是 Na2C2O4溶液会引入杂质钠离子Na2C2O4溶液会引入杂质钠离子。
（5）“沉钴”时，也可先制得CoCO3再制备Co3O4。CoCO3在空气中受热分解，测得剩余固体的质量与起始CoO3的质量的比值（剩余固体的质量分数）随温度变化曲线如图2所示。为获得较高产率的Co3O4，请补充实验方案：取反萃取后得到的水相，边搅拌边加入0.1mol/LNH4HCO3，直至不再产生沉淀为止，过滤，洗涤，直至取最后一次洗涤滤液，加入少量0.1mol/LBaCl2溶液无明显现象，干燥后，在空气中加热到400℃～600℃至恒重，得到Co3O4边搅拌边加入0.1mol/LNH4HCO3，直至不再产生沉淀为止，过滤，洗涤，直至取最后一次洗涤滤液，加入少量0.1mol/LBaCl2溶液无明显现象，干燥后，在空气中加热到400℃～600℃至恒重，得到Co3O4。（可选用的试剂：0.1mol⋅L-1NH4HCO3溶液、空气、0.1mol⋅L-1HCl溶液、0.1mol⋅L-1BaCl2溶液）
【考点】沉淀溶解平衡．
【答案】2LiCoO2+H2O2+6H+=2Li++2Co2++4H2O+O2↑；pH升高，则c（H+）减小，平衡正向移动，MAn（有机层）增大，Co2+萃取率增大；适当提高稀硫酸的浓度或充分振荡分液漏斗或用萃取剂分多次萃取；Na2C2O4溶液会引入杂质钠离子；边搅拌边加入0.1mol/LNH4HCO3，直至不再产生沉淀为止，过滤，洗涤，直至取最后一次洗涤滤液，加入少量0.1mol/LBaCl2溶液无明显现象，干燥后，在空气中加热到400℃～600℃至恒重，得到Co3O4
【解答】
【点评】
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发布：2024/4/20 14:35:0组卷：136引用：1难度：0.5
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