Question

【題目】新能源汽車的核心部件是鋰離子電池，常用磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)做電極材料。對LiFePO4廢舊電極（含雜質(zhì)Al、石墨粉）回收并獲得高純Li2CO3的工業(yè)流程如圖：

資料：碳酸鋰在水中溶解度隨溫度變化如下：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	1.54	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72

(1)過程i研磨粉碎的目的是__________________。

(2)過程ii加入足量NaOH溶液的作用(用化學反應方程式表示)_________________。

(3)如過程iii采用NaClO3作為氧化劑，則過程中會反應會發(fā)生副反應生成黃綠色氣體，

①該副反應對應的離子方程式為_______________________________________________________；

從環(huán)保角度分析，選擇___________(填字母)作為該過程的氧化劑會更好。

a.H2O2 b.濃硫酸 c.濃HNO3

②過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是________________________________________________。

(4)浸出液中存在大量H2PO4﹣和HPO42-，已知：，結(jié)合平衡移動原理，解釋過程iv得到磷酸鐵晶體的原因______________________________________。

(5)簡述過程vi的操作______________________________________________________________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率 2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑ ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O A 提高氧化劑和酸的利用率（或提高浸出液中Li+濃度，節(jié)約后續(xù)純堿的用量） CO32﹣結(jié)合H+，c(H+)減小，上述兩個電離平衡均向右移動，c(PO43﹣)增大，與Fe3+結(jié)合形成磷酸鐵晶體 用熱水洗滌、干燥

【解析】

（1）根據(jù)影響反應速率的因素分析過程i研磨粉碎的目的；

（2）根據(jù)鋁可以溶于氫氧化鈉溶液分析；

（3）①過程iii中NaClO3會與鹽酸發(fā)生反應生成氯氣、氯化鈉、水；從環(huán)保角度分析選擇對環(huán)境無污染的物質(zhì)做氧化劑更好；

②浸出液循環(huán)利用可以提高氧化劑和酸的利用率，提高浸出液中Li+濃度，節(jié)約后續(xù)純堿的用量；

（4）過程iv加入碳酸鈉溶液可以提高c(PO43﹣)，從而實現(xiàn)沉鐵；

（5）根據(jù)溫度越高碳酸鋰溶解度越小分析。

（1） 過程i研磨粉碎的目的是增大接觸面積，加快反應速率；

故答案為：增大接觸面積，加快反應速率；

（2） 鋁可以溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，所以過程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解鋁，使其分離出去，反應的化學方程式為：2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

故答案為：2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

（3） ①過程iii中NaClO3會與鹽酸發(fā)生反應生成氯氣、氯化鈉、水，反應的離子方程式為：

ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O；過程iii若用H2O2做氧化劑，產(chǎn)物是H2O，無污染，濃硫酸、濃HNO3作為氧化劑，產(chǎn)物分別為二氧化硫、氮氧化物，污染環(huán)境，所以從環(huán)保角度分析選擇H2O2作為該過程的氧化劑會更好；

故答案為：ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O；H2O2 ；

②過程iii得到的浸出液循環(huán)兩次的目的是提高氧化劑和酸的利用率，提高浸出液中Li+濃度，節(jié)約后續(xù)純堿的用量；

故答案為：提高氧化劑和酸的利用率，提高浸出液中Li+濃度，節(jié)約后續(xù)純堿的用量；

（4） 過程iv加入碳酸鈉溶液可以提高c(PO43﹣)，CO32﹣結(jié)合H+，c(H+)減小，上述兩個電離平衡均向右移動，c(PO43﹣)增大，與Fe3+結(jié)合形成磷酸鐵晶體；

故答案為：CO32﹣結(jié)合H+，c(H+)減小，上述兩個電離平衡均向右移動，c(PO43﹣)增大，與Fe3+結(jié)合形成磷酸鐵晶體；

（5） 溫度越高碳酸鋰溶解度越小，因此過程vi的操作是用熱水洗滌、干燥；

故答案為：用熱水洗滌、干燥。