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用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.4...

用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.41% Mg 13.24%)制备Li2CO3,并用其制备锂电池的正极材料LiFePO4。部分工艺流程如下:

资料:i滤液1、滤液2中部分例子浓度(g·L1

 

Li

Ni2

Ca2

Mg2

滤液1

22.72

20.68

0.36

60.18

滤液2

21.94

7.7×103

0.08

0.78×103

 

 

iiEDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物

iii.某些物质的溶解度(S

T/

20

40

60

80

100

S(Li2CO3)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

0.72

S(Li2SO4)/g

34.7

33.6

32.7

31.7

30.9

 

 

I.制备Li2CO3粗品

1)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是____

2)滤渣2的主要成分有____

3)向滤液2中先加入EDTA,再加入饱和Na2C03溶液,90℃充分反应后,分离出固体 Li2CO3粗品的操作是_______

4)处理lkg含锂3.50%的废渣,锂的浸出率为aLi+转化为Li2CO3的转化率为b,则粗品中含Li2CO3的质量是________g。(摩尔质量:Li2CO3 74 g.mol4)

II.纯化Li2CO3粗品   

5)将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO31溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示,阳极的电极反应式是____,该池使用了_________()离子交换膜。

.制备 LiFePO4

6)将电池级Li2CO3CFePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式是_________

 

研磨、70℃加热 Ni(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2 趁热过滤 185ab 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阳 【解析】 根据流程可知,将含锂废渣研磨后,在70℃条件下用稀硫酸酸浸其中的金属,得到含有的Li+、Ni2+、Ca2+、Mg2+酸性溶液,其中部分Ca2+与硫酸根离子生成CaSO4沉淀,过滤,滤渣1主要是CaSO4,向滤液1中加入NaOH调节pH=12沉淀Ni2+、Ca2+、Mg2+,滤渣2主要为Ni(OH)2、Mg(OH)2还有极少量的Ca(OH)2,滤液2含有Li+,向滤液2中先加入EDTA,再加入饱和Na2CO3溶液,90℃充分反应后,得到沉淀,趁热过滤得到粗品Li2CO3,将Li2CO3转化为LiHCO3后,用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH,再转化得电池级Li2CO3.将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应:Li2CO3+2C+2FePO4=2LiFePO4+3CO↑,据此分析作答。 :(1)流程中为加快化学反应速率而采取的措施有研磨、70℃加热;故答案为:研磨、70℃加热; (2)根据分析滤液1中加入NaOH调节pH=12沉淀Ni2+、Ca2+、Mg2+,故滤渣2主要为Ni(OH)2、Mg(OH)2还有极少量的Ca(OH)2;故答案为:Ni(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2; (3)根据表可知Li2CO3的溶解度小在较高的温度下较小,故90℃充分反应后,通过趁热过滤分离出固体Li2CO3粗品;故答案为:趁热过滤; (4)lkg含锂3.50%的废渣,锂的浸出率为a,则浸出的n(Li+)==5amol,Li+转化为Li2CO3的转化率为b,则粗品中含Li2CO3的质量是5amol×0.5×b×74g/mol=185ab g;故答案为:185ab; (5)根据电解图,阳极上发生氧化反应,氢氧根离子放电,电极反应为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;阴极上放电的是氢离子,阴极生成OH-,根据题意得到LiOH,则LiOH在阴极生成,Li+移向阴极,故离子交换膜为阳离子交换膜;故答案为:4OH--4e-=2H2O+O2↑;阳; (6)Li2CO3和C、FePO4高温下反应,生成LiFePO4和一种可燃性气体,根据元素分析该气体为CO,则反应为:;故答案为:。  
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考点分析:
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铁及其化合物与生产、生活关系密切。

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①t℃时,反应达到平衡时n(CO)n(CO2)_____________

若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmolCOt℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x___________________

 

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