鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題.某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱(chēng)廢料,成份為L(zhǎng)iMn2O4、碳粉和鋁箔)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:
已知:Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g.
(1)廢料在用NaOH溶液浸取之前需要進(jìn)行粉碎操作,其目的是______.
(2)寫(xiě)出生成沉淀X的離子方程式______.
(3)寫(xiě)出反應(yīng)②的化學(xué)反應(yīng)方程式______.
(4)反應(yīng)③在實(shí)際操作中采用加入過(guò)量的Na2CO3固體而不是Na2CO3溶液,這樣做的目的是______,操作過(guò)濾Ⅲ分離出濾渣Li2CO3后所得濾液中的主要成份為_(kāi)_____.(寫(xiě)化學(xué)式)

解:第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中(注意LiMn2O4不溶于水)生成四羥基合鋁酸鈉,即濾液的主要成分,第二步就是四羥基合鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉的過(guò)程,第三步是LiMn2O4在酸性環(huán)境下能被空氣中的氧氣氧化發(fā)生的氧化還原反應(yīng),得到的濾液中有生成的硫酸鋰,可能有過(guò)量的硫酸,最后一步加入碳酸鈉之后所得的濾液主要成分為硫酸鈉;
(1)粉碎廢料,能增大廢料與氫氧化鈉溶液的接觸面積,加快反應(yīng)速率.
故答案為:增大接觸面積,加快反應(yīng)速率.
(2)四羥基合鋁酸鈉與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)得產(chǎn)物是Al(OH)3沉淀和碳酸氫鈉,
所以離子方程式為:CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
故答案為:CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(3)在酸性環(huán)境下,LiMn2O4能被空氣中的氧氣氧化,生成二氧化錳、硫酸鋰和水,所以化學(xué)方程式為:
4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O.
故答案為:4 LiMn2O4+2 H2SO4+O2=8MnO2+2 Li2SO4+2H2O.
(4)碳酸鈉溶液中含有水,能增大碳酸鋰的溶解,而使溶液中的鋰離子沉淀不完全,所以用碳酸鈉固體不用碳酸鈉溶液;通過(guò)上面分析知,最后所得濾液中的主要成分為硫酸鈉.
故答案為:使溶液中的Li+沉淀完全,減少Li2CO3的溶解,Na2SO4
分析:(1)根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析;
(2)四羥基合鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁和碳酸氫鈉,注意生成的碳酸氫鈉不是碳酸鈉;
(3)LiMn2O4在酸性環(huán)境下能被空氣中的氧氣氧化;
(4)溶液中含有水,能增大碳酸鋰的溶解,最后所得濾液中的主要成分為硫酸鈉.
點(diǎn)評(píng):本題考查了金屬資源的回收和利用,難度較大,會(huì)運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析信息給予題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(2010?安徽)鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰貨源成為重要課題:某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下 
(1)第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為
Al(OH)3
Al(OH)3

(2)第③步反應(yīng)的離子方程式是
4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O

(3)第④步反應(yīng)后,過(guò)濾Li2CO3所需的玻璃儀器有
漏斗、玻璃棒、燒杯
漏斗、玻璃棒、燒杯
.若過(guò)濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因:
濾紙破損
濾紙破損
濾液超過(guò)濾紙邊緣
濾液超過(guò)濾紙邊緣

(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiNB2O4的質(zhì)量為18.1g第③步反應(yīng)中加入20.0mL3.0mol?L-1的H2SO4溶液.定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全為L(zhǎng)i2CO3,剩至少有
5.3g
5.3g
Na2CO3參加了反應(yīng).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(2011?天河區(qū)一模)鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題.某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡(jiǎn)稱(chēng)廢料,成份為L(zhǎng)iMn2O4、碳粉和鋁箔)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:
已知:Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g.
(1)廢料在用NaOH溶液浸取之前需要進(jìn)行粉碎操作,其目的是
增大接觸面積,加快反應(yīng)速率.
增大接觸面積,加快反應(yīng)速率.

(2)寫(xiě)出生成沉淀X的離子方程式
CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

(3)寫(xiě)出反應(yīng)②的化學(xué)反應(yīng)方程式
4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O
4LiMn2O4+2H2SO4+O2=8MnO2+2Li2SO4+2H2O

(4)反應(yīng)③在實(shí)際操作中采用加入過(guò)量的Na2CO3固體而不是Na2CO3溶液,這樣做的目的是
使溶液中的Li+沉淀完全,減少Li2CO3的溶解
使溶液中的Li+沉淀完全,減少Li2CO3的溶解
,操作過(guò)濾Ⅲ分離出濾渣Li2CO3后所得濾液中的主要成份為
Na2SO4
Na2SO4
.(寫(xiě)化學(xué)式)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題:某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:

(1)第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為     ▲    。

(2)第③步反應(yīng)的離子方程式是               ▲               。

(3)第④步反應(yīng)后,過(guò)濾Li2CO3所需的玻璃儀器有               ▲           。

若過(guò)濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因:

               ▲               、               ▲               。

(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質(zhì)量為18.1 g,第③步反應(yīng)中加入20.0mL2.5mol·L-1的H2SO4溶液。正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i2CO3,至少有    ▲   g Na2CO3參加了反應(yīng)。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(14分)

鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰資源成為重要課題。某研究性小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:

(1)第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為                    。

(2)第③步反應(yīng)的離子方程式是                           。

(3)第④步反應(yīng)后,過(guò)濾所需的玻璃儀器有                     。若過(guò)濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因:                    、                                       

(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含的質(zhì)量為18.1g,第③步反應(yīng)中加入20.0ml3.0mol.溶液,假定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全轉(zhuǎn)化為,則至少有                g參加了反應(yīng)。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2010年高考試題--理綜化學(xué)部分(安徽卷)解析版 題型:推斷題

 鋰離子電池的廣泛應(yīng)用使回收利用鋰貨源成為重要課題:某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進(jìn)行資源回收研究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下:

(1)第②步反應(yīng)得到的沉淀X的化學(xué)式為         

(2)第③步反應(yīng)的離子方程式是                           。

(3)第④步反應(yīng)后,過(guò)濾Li2CO3所需的玻璃儀器有                     。

若過(guò)濾時(shí)發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁,從實(shí)驗(yàn)操作的角度給出兩種可能的原因:

                            、                               

(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiNB2O4的質(zhì)量為18.1 g第③步反應(yīng)中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液。定正極材料中的鋰經(jīng)反應(yīng)③和④完全為L(zhǎng)i2CO3,剩至少有     Na2CO3參加了反應(yīng)。

 

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