Question

【題目】利用LiOH 和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極村料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。

(1) 利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiC1溶液。

①B電極區(qū)電解液為_______溶液(填化學式)；

②陽極電極反應式為______________；

③電解過程中Li+向_______電極遷移(填“A”或“B”)。

(2) 利用鈷渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制備鈷氧化物的工藝流程如下:

①鐵渣中鐵元素的化合價為________。

②Co (OH) 3溶解還原反應的離子方程式為________。

③在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為1.344L(標準狀況)，則鈷氧化物的化學式為________。

Answer 1

【答案】 LiOH 2Cl--2e-=Cl2↑ B +3 2Co(OH)2+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O Co3O4

【解析】（1）①電解時B電極區(qū)生成H2，則B電極區(qū)為陰極，溶液中的H+得到電子生成H2，OH-濃度增大，Li+移向B電極區(qū)，B電極區(qū)Li+增大，所以在B電極區(qū)生成LiOH，故B電極區(qū)電解液為LiOH 。②B電極為陰極，則A電極為陽極，其電解液為LiCl，Cl-失電子生成Cl2，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑。③Li+向陰極移動，也即向B電極移動。

（2）①在溶解還原這一步中，Co(OH)3、Fe(OH)3均被Na2SO3還原為Co2+和Fe2+，然后 Fe2+在NaClO3和O2的作用下又被氧化為+3價的鐵元素，Co2+不會被氧化，所以鐵渣中鐵元素的化合價為+3。②Co(OH)3在酸性條件中被SO32-還原得到Co2+，離子方程式為2Co(OH)2+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O 。③n(CO2)=1.344L÷22.4L/mol =0.06mol，所以CoC2O4的物質的量為0.03mol，Co原子的的物質的量為0.03mol，質量為 0.03mol×59g/mol=1.77g，則燃燒后的固體中含O元素的質量為2.41g-1.77g=0.64g，所以O原子的物質的量為0.64g÷16g/mol =0.04mol，所以鈷的氧化物中Co和O的原子個數(shù)比為0.03:0.04=3:4，鈷氧化物的化學式為Co3O4。