Question

【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Fe、Al、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）

Ⅰ．廢舊電池中鈷的回收

（1）寫出過程②中LiCoO2與H2O2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________。

（2）過程③Na2CO3的主要作用為__________________。

Ⅱ．電解法制得鈷鐵合金

（3）配制0.050molL1FeSO4和0.025molL1CoSO4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：___________。

Ⅲ．陽極氧化法制得鈷鐵氧體

（4）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__________________________。

（5）當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，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_______________。

（6）由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實(shí)意義在于：_____（寫一條即可）。

Answer 1

【答案】2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=2CoSO4+O2↑+ Li2SO4+4H2O 調(diào)節(jié)pH，使Fe3+沉淀分離 Co2++2Fe2++6e-=CoFe2 CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2↑ 電極上同時(shí)生成了Co和Fe的氫氧化物 合理利用廢棄物；變廢為寶；減少重金屬污染

【解析】

⑴過程②中LiCoO2與H2O2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈷、硫酸鋰和氧氣。

⑵過程③中含有鐵雜質(zhì)，因此在③過程中主要通過調(diào)節(jié)溶液的pH值除去鐵雜質(zhì)。

⑶陰極上銅離子和亞鐵離子失去電子變?yōu)?/span>CoFe2合金。

⑷純凈的鈷鐵合金（CoFe2）和水在陽極進(jìn)行電解得到CoFe2O4薄膜。

⑸當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)該有0.2mol氧，即質(zhì)量為3.2g，陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g，與理論值不符，其原因可能為鐵和鈷生成氫氧化物。

⑹由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實(shí)意義在于：合理利用廢棄物；變廢為寶；減少重金屬污染。

⑴過程②中LiCoO2與H2O2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈷、硫酸鋰和氧氣，其化學(xué)方程式2LiCoO2+ H2O2 +3H2SO4=2CoSO4+O2↑+ Li2SO4+4H2O，故答案為：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4 = 2CoSO4 +O2↑+ Li2SO4+4H2O。

⑵過程③中含有鐵雜質(zhì)，因此在③過程中主要除去鐵雜質(zhì)，通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，過程③Na2CO3的主要作用為調(diào)節(jié)pH，使Fe3+沉淀分離，故答案為：調(diào)節(jié)pH，使Fe3+沉淀分離。

⑶配制0.050molL1FeSO4和0.025molL1CoSO4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，陰極上銅離子和亞鐵離子失去電子變?yōu)?/span>CoFe2合金，其電極方程式為：Co2++2Fe2++6e-=CoFe2，故答案為：Co2++2Fe2++6e-=CoFe2。

⑷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CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2↑，故答案為：CoFe2+4H2O CoFe2O4+4H2↑。

⑸當(dāng)電路上有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)該有0.2mol氧，即質(zhì)量為3.2g，陽極電極材料增重質(zhì)量為3.4g，與理論值不符，其原因可能為鐵和鈷生成氫氧化物，故答案為：電極上同時(shí)生成了Co和Fe的氫氧化物。

⑹由廢舊鋰鈷電池制CoFe2O4的現(xiàn)實(shí)意義在于：合理利用廢棄物；變廢為寶；減少重金屬污染，故答案為：合理利用廢棄物；變廢為寶；減少重金屬污染。