题目内容
【题目】锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：
（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为____________________。
（2）第③步反应的离子方程式是___________________________。
（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有_____________________。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：____________________、_______________________________________。
（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiMn2O4的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0mL3.0mol.
的H2SO4溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为Li2CO3，则至少有________________gNa2CO3参加了反应。
【答案】Al(OH)3 4LiMn2O4+ 4H++ O2= 8MnO2+ 4Li++2H2O 烧杯、漏斗、玻璃棒 玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损 漏斗中液面高于漏斗边缘（其它合理答案均可） 6.4或6.36
【解析】
正极材料包括LiMn2O4、碳粉、铝箔，第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成四羟基合铝酸钠，即滤液的主要成分，第二步就是四羟基合铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠的过程，第三步是LiMn2O4在酸性环境下能被空气中的氧气氧化发生的氧化还原反应，得到的滤液中有生成的硫酸锂，可能有过量的硫酸，最后一步滤液加入碳酸钠：2Li＋＋CO32－=Li2CO3↓，过滤可得到Li2CO3。据此分析解答。
（1）根据以上分析，四羟基合铝酸钠与过量二氧化碳反应得产物是Al（OH）3沉淀和碳酸氢钠，故答案为Al（OH）3；
（2）在酸性环境下，LiMn2O4能被空气中的氧气氧化，离子方程式为：4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O，
故答案为4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O；
（3）过滤所用玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；过滤时发现滤液中有少量浑浊，原因可能有：滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等，
故答案为烧杯、漏斗、玻璃棒；玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；漏斗中液面高于漏斗边缘；
（4）根据LiMn2O4～0.5H2SO4～Li+得18.1gLiMn2O4即0.1molLiMn2O4消耗硫酸的量为0.05mol，故硫酸有剩余，剩余的硫酸和生成的Li+共消耗碳酸钠0.06mol，即6.36g，
故答案为6.36。
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