Question

目前世界锂离子电池总产量超过30亿只，锂电池消耗量巨大，黄石一重点中学化学研究小组对某废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiMn₂O₄、石墨粉和铝箔)进行回收研究，工艺流程如图：

已知：Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。

（1）写岀氢氧化钠的电子式___。

（2）废料在用NaOH溶液浸取之前需要进行粉碎操作，其目的是___。

（3）废旧电池可能由于放电不完全而残留有锂单质，为了安全对拆解环境的要求___。

（4）写出反应④生成沉淀X的离子方程式___。

（5）己知LiMn₂O₄中Mn的化合价为+3和+4价，写出反应②的离子反应方程式：___。

（6）生成Li₂CO₃的化学反应方程式为___。已知Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应___。

Answer

增大接触面积，加快反应速率 隔绝空气和水分 CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO 4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓ 趁热过滤

【解析】

废料中含有的成份为LiMn2O4、石墨粉和铝箔，加入NaOH溶液后，Al与其反应生成NaAlO2，过滤Ⅰ得到滤液Ⅰ为NaAlO2溶液，滤液Ⅰ中通入CO2后得到Al(OH)3沉淀，滤渣为LiMn2O4和石墨粉，滤渣中通入空气和硫酸反应转化为MnO2和Li2SO4，过滤Ⅱ得到滤液Ⅱ是Li2SO4溶液，与Na2CO3反应得到Li2CO3沉淀，故过滤Ⅲ可得到Li2CO3沉淀。

（1）根据电子式书写的原则，可以很快写岀氢氧化钠的电子式为：，故答案为：；

（2）废料在用NaOH溶液浸取之前需要进行粉碎操作，粉碎可以增大与NaOH溶液的接触面积，可以加快反应速率，故其目的是增大接触面积，加快反应速率，故答案为：增大接触面积，加快反应速率；

（3）废旧电池可能由于放电不完全而残留有锂单质，由于锂单质和金属钠一样会与空气中氧气反应且能与水蒸汽反应产生H2，对环境造成污染，带来安全隐患，为了安全对拆解环境的要求为隔绝空气和水分，故答案为：隔绝空气和水分；

（4）由分析可知反应④为NaAlO2溶液中通入过量的CO2，故其离子方程式为CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO，故答案为：CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO；

（5）己知LiMn2O4中Mn的化合价为+3和+4价，与稀硫酸和空气反应生成了MnO2，故反应②的离子反应方程式为4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O，故答案为：4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O

（6）生成Li2CO3是硫酸锂和碳酸钠反应，故化学反应方程式为Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓，已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小，为了减小Li2CO3因溶解造成损失，故最后一步过滤时应趁热过滤，故答案为：Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓ 趁热过滤。