Question

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)小組對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上)進行資源回收研究，設(shè)計實驗流程如下：

 

(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，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有______________________________。若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗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20.0 mL 3.0 mol·L－1的H2SO4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Li2CO3，則至少有________g  Na2CO3參加了反應(yīng)。

Answer 1

解析：本題主要考查無機物的分離與提純，意在考查考生的實驗?zāi)芰Α?/p>

(1)鋰離子電池正極材料中的鋁箔與NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2，在濾液中通入過量CO2時，NaAlO2與CO2反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀。

(2)第③步為LiMn2O4在酸性條件下與氧氣反應(yīng)，該反應(yīng)中氧氣是氧化劑，反應(yīng)生成硫酸鋰、二氧化錳和水。

(3)過濾所用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒。若濾液渾濁，則可能是漏斗中液面高于濾紙邊緣了，或者是玻璃棒緊靠的不是三層濾紙?zhí)�，濾紙破損了。

(4)LiMn2O4的物質(zhì)的量為0.1 mol，最終生成0.05 mol Li2CO3；加入H2SO4一共0.06 mol，與LiMn2O4反應(yīng)后有剩余；加入的Na2CO3先與剩余的硫酸反應(yīng)，再與Li＋反應(yīng)生成Li2CO3。

答案：(1)Al(OH)3

(2)4LiMn2O4＋4H＋＋O2===8MnO2＋4Li＋＋2H2O

(3)燒杯、漏斗、玻璃棒　玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導(dǎo)致濾紙破損，漏斗中液面高于濾紙邊緣(其他合理答案均可)

(4)6.4(或6.36)