- 垃圾资源处理
- 共175题
正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是________________。
②共沉淀反应的化学方程式为____________________。
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能___________________。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂。
①在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为____________________
②Co(OH)2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化如上图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为___________（填化学式）；在350-400℃范围内，剩余固体的成分为_______（填化学式）。
正确答案
(1)①Fe2+在碱性条件下更容易被氧化（凡合理答案均可）；②(NH4)2Fe(SO4)2+LiOH+H3PO4=LiFePO4+
2NH4HSO4+H2O；③与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
(2)①8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+ Na2SO4+11H2O ②CoO；Co2O3、Co3O4
据《澳洲日报》4月4日报道，澳铝土矿资源公司 (BAU)与兖州煤矿集团于2011年4月1日正式启动了铝土 矿勘探和炼铝厂的合资项目。铝可以从铝土矿中获取，铝土矿是不纯净的铝的氧化物（杂质为Fe2O3和
SiO2）它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度，我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来，保护现有自然资源和对非再生资源的再利用，是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中，仍有相当大的难度，其关键的因素主要涉及旧金属的收集、与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等。
(1)试说明回收铝的过程中存在的困难。
____________________________
(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多？
____________________________
(3)现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水，从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案，用化学方程式表示提纯的过程。
____________________________
(4)在1.01×105Pa，0℃时，每生产1 molAl，理论上在阳极生成O2的体积为____L。
正确答案
(1)回收铝的过程中存在的困难是：①人们的环保意识薄弱；②回收和提炼金属的费用较高；③铝同其他废物的分离较困难；④铝本身价值并不高；⑤旧金属的收集缺乏专门的机构。
(2)金比铝的价值要高，另一方面，金活动性弱，容易回收。
(3)
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH)3↓，2Al(OH)3
(4)16. 8
白色污染的危害__________________________。
正确答案
“略”
钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有
（1）酸溶后溶液中
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是_______________________、
_____________________。
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为___________（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中___________（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。
（4）上述流程中洗涤的目的是__________________________。
正确答案
（1）
（2）防止反应速率过快；浓硝酸易挥发、分解
（3）BaCO3；Fe3+、H+（4）减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染
我国是氧化铝生产大国，工业上每生产1t 氧化铝将排出1～2t赤泥，赤泥大量堆积会对环境造成严重污染。赤泥中主要成分及含量；CaO约占46%、SiO2约占22%、Al2O3约占7%、Fe2O3约占11%、TiO2约占5%及少量其他物质。
(1)一种利用废弃赤泥的方法是将赤泥配成一定的液固比作为一种吸收剂，吸收热电厂排放的含SO2的烟气，写出吸收SO2时可能发生的化学反应方程式：______________________
(2)为综合利用赤泥中的各种成分，某科研小组设计了如下工艺流程
已知：TiO2不溶于稀盐酸、稀硫酸，能溶于浓硫酸生成TiOSO4（硫酸氧钛，易水解）。
①氧化物D的化学式是_________，原料A最好是下列物质中的___________。
A.氨水 B.氢氧化钠 C.生石灰 D.双氧水
②写出上述工艺中投入氢氧化钠时反应的离子方程式：___________________。
③写出上述工艺中稀释时发生水解反应的化学方程式：___________________。
正确答案
(1)CaO+SO2=CaSO3 (2)①Fe2O3；C；②OH-+Al(OH)3=AlO2-+2H2O；③TiOSO4+2H2O=TiO(OH)2↓+H2SO4
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