某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO2）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用．某研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴．（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有

Question

某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO₂）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用．某研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴．
（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co²⁺的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离．
①阴极的电极反应式为：LiCoO₂+4H⁺+e^-═Li⁺+Co²⁺+2H₂O、___．阳极的电极反应式为___．
②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示．当c（H₂SO₄）>0.4mol•L^-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为___．
（2）电解完成后得到含Co²⁺的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部．用以下步骤继续回收钴（如图）．

写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式___．该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是___．
（3）已知所用锂离子电池的正极材料为xg，其中LiCoO₂（M=98g•mol^-1）的质量分数为a%，则回收后得到CoC₂O₄•2H₂O（M=183g•mol^-1）的质量不高于___g．
（4）LiFePO₄电池是另一种锂离子电池，某电极的工作原理如图3所示：该电池电解质为传导Li⁺的固体材料．放电时该电极是电池的___（填“正”或“负”）极，放电时的电极反应式为___．

Answer 1

（1）①H⁺也会在阴极放电生成氢气：2H⁺+2e^-═H₂↑；氢氧根离子在阳极放电生成氧气，电极反应式为：4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O，
故答案为：2H⁺+2e^-═H₂↑；4OH^--4e^-═O₂↑+2H₂O；
②如图2所示．当c（H₂SO₄）>0.4mol•L^-1时，参与放电的H⁺增多（或有利于H⁺放电），所以钴的浸出率下降，
故答案为：H⁺与LiCoO₂在阴极的还原反应相互竞争，当c（H⁺）增大时，参与放电的H⁺增多（或有利于H⁺放电），所以钴的浸出率下降；
（2）“酸浸”过程中正极粉发生还原反应，过氧化氢发生氧化反应，反应生成LiSO₄、CoSO和O₂，反应方程式为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；该步骤一般在80℃以下进行，温度太高，双氧水会受热分解；
故答案为：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄═Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O；温度太高，双氧水会受热分解；
（3）根据Co原子守恒，则：
LiCoO₂～CoC₂O₄•2H₂O
98          183
xa%g         m
解之得m=(1.83ax)/(98)，
故答案为：(1.83ax)/(98)；
（4）放电过程是FePO₄转化为LiFePO₄，应是锂离子获得电子，发生还原反应，为电池的正极，电极反应式为：FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄，
故答案为：正；FePO₄+Li⁺+e^-=LiFePO₄．