17.氢氧化钴[Co(OH)2]是锂电池正极材料钴酸锂(LiCoO2)的前驱体.以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼为原料可制得微米级Co(OH)2.
已知:①Co2+、Co3+易与NH3形成络合物,[Co(NH3)6]2+的还原性强于Co(OH)2和Co2+;
②水合肼N2H4•H2O为无色油状液体,具有强还原性,氧化产物为N2;
③沉淀的生成速率越快,颗粒越小,呈凝乳状或胶体,不易过滤.
(1)60℃时在搅拌下向CoSO4溶液中加入氨水,调节pH至6后,再加入NaOH溶液,调节pH至9.5左右,一段时间后,过滤、洗涤,真空烘干得微米级Co(OH)2.
①制备时,在加入NaOH溶液前必须先加氨水的原因是
.
②洗涤时,使用热水除去产品表面杂质.检验产品是否洗净的实验操作是
.
(2)经仪器分析,测得按题(1)步骤制得的Co(OH)2晶体结构中含有Co(Ⅲ),进一步用碘量法测得Co(Ⅱ)的氧化程度为8%.因此制备时必须加入一定量的还原剂.
①将500mL 1mol/L的CoSO4溶液与氨水配成pH为6的溶液,加入三颈烧瓶中(装置见如图),滴液漏斗a装有NaOH溶液、b中装有水合肼.60℃时依次将两种溶液加入三颈烧瓶,充分反应后,过滤.实验时应先打开滴液漏斗
(填“a”或“b”).
②为确保制得的Co(OH)2产品中不含Co(Ⅲ),制备时至少需加入水合肼的质量为
g.
(3)以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2,以及少量Al、Fe等)为原料制备微米级氢氧化钴.已知:酸性条件下的氧化性强弱顺序为Co3+>H2O2>Cl2>Fe3+;LiOH可溶于水:如表所示是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH.
金属离子 |
Co2+ |
Fe2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
开始沉淀的pH |
7.6 |
7.6 |
2.7 |
4.0 |
沉淀完全的pH |
9.2 |
9.6 |
3.7 |
5.2 |
请补充完整实验方案:取一定量废旧锂电池正极材料,粉碎后与Na
2SO
3溶液配成悬浊液,在搅拌下
,调节pH至9.5,过滤、洗涤,真空烘干得到微米级Co(OH)
2.实验中可选用的试剂:1mol/LH
2SO
4溶液、2mol/LHCl溶液、5mol/LNaOH溶液、5mol/L氨水、30%H
2O
2溶液.