Question

【題目】

鋰離子電池的廣泛應用使得鋰電池的回收利用一直是科學家關注的焦點。磷酸鐵鋰是鋰電池中最有前景的正極材料，磷酸鐵是其前驅體，充放電時可以實現相互轉化。某研究性小組對廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡稱廢料，成份為LiFePO4、碳粉和鋁箔)進行金屬資源回收研究，設計實驗流程如下：

已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。

② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分別為34.2g、22.7g和1.54g，

在373K下，Li2CO3的溶解度為0.72g

③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38

（1）操作1為： 。

（2）濾液A中通入過量CO2的化學方程式為： 。

（3）可以提高操作1浸出率的方法有(寫出3種) 。

（4）完成操作3中的離子方程式： 。

（5）該鋰電池充電時的陽極反應式： 。

（6）操作4中應選擇試劑： 。

（7）沉淀C的成分： 。

Answer 1

【答案】（1）過濾（2）CO2+2H2O+NaAlO2＝NaHCO3+Al(OH)3

（3）升溫，攪拌，增大濃度，增加時間等；

（4）2LiFePO4+H2O2+2H＋＝2Fe３＋+2Li＋+2PO4３－+2H2O

（5）LiFePO4－e- ＝FePO4 + Li＋（6）NaOH （7）Li2CO3

【解析】試題分析：（1）操作1后得到濾渣，說明是過濾；

（2）鋁能與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，反應的方程式為CO2 + 2H2O + NaAlO2 ＝ NaHCO3 + Al(OH)3。

（3）提高操作1浸出率的方法有升溫，攪拌，增大濃度，增加時間等；

（4）正極廢料中LiFePO4、碳粉和鋁箔在加入氫氧化鈉溶液時，鋁被溶解，濾渣A中含有LiFePO4、碳粉，在操作3中LiFePO4被雙氧水氧化，反應的離子方程式為2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O。

（5）該鋰電池充電時的陽極發生氧化反應，電極反應式為LiFePO4－e- ＝FePO4 + Li+。

（6）濾液B中含有硫酸鐵，操作4是將鐵離子沉淀的過程，可以選擇試劑氫氧化鈉。

（7）根據流程圖和信息②，沉淀C為Li2CO3。