以廢舊鋰離子電池的正極材料[活性物質(zhì)為Li_xCoO₂（x≤1）、附著物為炭黑、聚乙烯醇粘合劑、淀粉等]為原料，制備納米鈷粉和Co₃O₄。

（1）預(yù)處理。將正極材料研磨成粉末后進行高溫煅燒。高溫煅燒的目的是

除去正極材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物質(zhì)

除去正極材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物質(zhì)

。
（2）浸出。將煅燒后的粉末（含Li_xCoO₂和少量難溶雜質(zhì)）與硫酸混合，得到懸濁液，加入圖-1所示的燒瓶中。控制溫度為75°C，邊攪拌邊通過分液漏斗滴加雙氧水，充分反應(yīng)后，濾去少量固體殘渣，得到Li₂SO₄、CoSO₄和硫酸的混合溶液。浸出實驗中當(dāng)觀察到

圓底燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡

圓底燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡

，可以判斷反應(yīng)結(jié)束，不再滴加雙氧水。

（3）制鈷粉。向浸出后的溶液中加入NaOH調(diào)節(jié)pH，接著加入N₂H₄?H₂O可以制取單質(zhì)鈷粉，同時有N₂生成。已知不同pH時Co（Ⅱ）的物種分布圖如圖-2所示。Co²⁺可以和檸檬酸根離子（C₆H₅

O

3

-

7

）生成配合物[CoC₆H₅O₇]^-。
①寫出pH=9時制鈷粉的離子方程式：

Co₄（OH）₄⁴⁺+2N₂H₄?H₂O+4OH^-=4Co↓+2N₂↑+10H₂O

Co₄（OH）₄⁴⁺+2N₂H₄?H₂O+4OH^-=4Co↓+2N₂↑+10H₂O

。
②pH＞10后所制鈷粉中由于含有Co（OH）₂而導(dǎo)致純度降低。若向pH＞10的溶液中加入檸檬酸鈉（Na₃C₆H₅O₇），可以提高鈷粉的純度，原因是

Co²⁺與檸檬酸鈉反應(yīng)生成配合物[CoC₆H₅O₇]^-，能抑制Co（OH）₂的生成或促進Co（OH）₂的溶解

Co²⁺與檸檬酸鈉反應(yīng)生成配合物[CoC₆H₅O₇]^-，能抑制Co（OH）₂的生成或促進Co（OH）₂的溶解

。
（4）請補充完整由浸取后濾液先制備CoC₂O₄?2H₂O，并進一步制取Co₃O₄的實驗方案：取浸取后濾液，

邊攪拌邊加入2 mol?L^-1 （NH₄）₂C₂O₄溶液，當(dāng)靜置時上層清液中加入（NH₄）₂C₂O₄溶液不再產(chǎn)生沉淀時，停止滴加，過濾，用蒸餾水洗滌至取最后一次洗滌濾液加入0.1 mol?L^-1 BaCl₂溶液時無沉淀生成，將固體在400℃～800℃下加熱，當(dāng)殘余固體質(zhì)量不再發(fā)生變化后停止加熱

邊攪拌邊加入2 mol?L^-1 （NH₄）₂C₂O₄溶液，當(dāng)靜置時上層清液中加入（NH₄）₂C₂O₄溶液不再產(chǎn)生沉淀時，停止滴加，過濾，用蒸餾水洗滌至取最后一次洗滌濾液加入0.1 mol?L^-1 BaCl₂溶液時無沉淀生成，將固體在400℃～800℃下加熱，當(dāng)殘余固體質(zhì)量不再發(fā)生變化后停止加熱

，得到Co₃O₄。[已知：Li₂C₂O₄易溶于水，CoC₂O₄難溶于水，CoC₂O₄?2H₂O在空氣中加熱時的固體殘留率（

剩余固體質(zhì)量

原固體質(zhì)量

×100%）與隨溫度的變化如圖-3所示。實驗中需使用的試劑有：2mol?L^-1（NH₄）₂C₂O₄溶液、0.1mol?L^-1BaCl₂溶液]
（5）用下列實驗可以測定Li_xCoO₂的組成：
實驗1：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的Li_xCoO₂樣品，加入鹽酸，加熱至固體完全溶解（溶液中的金屬離子只存在Li⁺和Co²⁺），冷卻后轉(zhuǎn)移到容量瓶中并定容至100mL。
實驗2：移取25.00mL實驗1容量瓶中溶液，加入指示劑，用0.01000mol?L^-1 EDTA（Na₂H₂Y）溶液滴定至終點（滴定反應(yīng)為Co²⁺+Y^4-=CoY^2-），平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00mL。
實驗3：準(zhǔn)確稱取與實驗1中等質(zhì)量的Li_xCoO₂樣品，加入一定量的硝酸和H₂O₂溶液，加熱至固體完全溶解。冷卻后轉(zhuǎn)移到容量瓶中并定容至100mL。移取10.00mL溶液，通過火焰原子吸收光譜法測定其中Li⁺濃度為6.000×10^-3mol?L^-1。
計算Li_xCoO₂樣品的化學(xué)式，并寫出計算過程

設(shè)25.00mL溶液中含有n（Co²⁺ ）=ymol,則根據(jù)方程式Co²⁺+Y^4-=CoY^2-，可得y=0.0100mol/L×0.025L=0.00025mol,根據(jù)題中已知信息，取樣品配制100mL，而移取25.00mL，所以100mL樣品中含有n（Co）=n（Co²⁺）=0.00025mol×

100

25

=0.001mol；由實驗3可知100mL樣品中：n（Li）=6.000×10^-3×0.1L=0.0006mol,則n（Li）：n（Co）=x：1=0.0006mol：0.001mol=0.6，則x=0.6，所以化學(xué)式為Li_0.6CoO₂

設(shè)25.00mL溶液中含有n（Co²⁺ ）=ymol,則根據(jù)方程式Co²⁺+Y^4-=CoY^2-，可得y=0.0100mol/L×0.025L=0.00025mol,根據(jù)題中已知信息，取樣品配制100mL，而移取25.00mL，所以100mL樣品中含有n（Co）=n（Co²⁺）=0.00025mol×

100

25

=0.001mol；由實驗3可知100mL樣品中：n（Li）=6.000×10^-3×0.1L=0.0006mol,則n（Li）：n（Co）=x：1=0.0006mol：0.001mol=0.6，則x=0.6，所以化學(xué)式為Li_0.6CoO₂

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