Question

【题目】新能源汽车的核心部件是锂离子电池，常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)做电极材料。对LiFePO4废旧电极（含杂质Al、石墨粉）回收并获得高纯Li2CO3的工业流程如图：

资料：碳酸锂在水中溶解度随温度变化如下：

温度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	1.54	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72

(1)过程i研磨粉碎的目的是__________________。

(2)过程ii加入足量NaOH溶液的作用(用化学反应方程式表示)_________________。

(3)如过程iii采用NaClO3作为氧化剂，则过程中会反应会发生副反应生成黄绿色气体，

①该副反应对应的离子方程式为_______________________________________________________；

从环保角度分析，选择___________(填字母)作为该过程的氧化剂会更好。

a.H2O2 b.浓硫酸 c.浓HNO3

②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是________________________________________________。

(4)浸出液中存在大量H2PO4﹣和HPO42-，已知：，结合平衡移动原理，解释过程iv得到磷酸铁晶体的原因______________________________________。

(5)简述过程vi的操作______________________________________________________________。

Answer 1

【答案】增大接触面积，加快反应速率 2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑ ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O A 提高氧化剂和酸的利用率（或提高浸出液中Li+浓度，节约后续纯碱的用量） CO32﹣结合H+，c(H+)减小，上述两个电离平衡均向右移动，c(PO43﹣)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁晶体 用热水洗涤、干燥

【解析】

（1）根据影响反应速率的因素分析过程i研磨粉碎的目的；

（2）根据铝可以溶于氢氧化钠溶液分析；

（3）①过程iii中NaClO3会与盐酸发生反应生成氯气、氯化钠、水；从环保角度分析选择对环境无污染的物质做氧化剂更好；

②浸出液循环利用可以提高氧化剂和酸的利用率，提高浸出液中Li+浓度，节约后续纯碱的用量；

（4）过程iv加入碳酸钠溶液可以提高c(PO43﹣)，从而实现沉铁；

（5）根据温度越高碳酸锂溶解度越小分析。

（1） 过程i研磨粉碎的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；

（2） 铝可以溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，所以过程ii加入足量NaOH溶液的作用是溶解铝，使其分离出去，反应的化学方程式为：2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

故答案为：2Al + 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

（3） ①过程iii中NaClO3会与盐酸发生反应生成氯气、氯化钠、水，反应的离子方程式为：

ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O；过程iii若用H2O2做氧化剂，产物是H2O，无污染，浓硫酸、浓HNO3作为氧化剂，产物分别为二氧化硫、氮氧化物，污染环境，所以从环保角度分析选择H2O2作为该过程的氧化剂会更好；

故答案为：ClO3- +5Cl- + 6H+ = 3Cl2↑+ 3H2O；H2O2 ；

②过程iii得到的浸出液循环两次的目的是提高氧化剂和酸的利用率，提高浸出液中Li+浓度，节约后续纯碱的用量；

故答案为：提高氧化剂和酸的利用率，提高浸出液中Li+浓度，节约后续纯碱的用量；

（4） 过程iv加入碳酸钠溶液可以提高c(PO43﹣)，CO32﹣结合H+，c(H+)减小，上述两个电离平衡均向右移动，c(PO43﹣)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁晶体；

故答案为：CO32﹣结合H+，c(H+)减小，上述两个电离平衡均向右移动，c(PO43﹣)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁晶体；

（5） 温度越高碳酸锂溶解度越小，因此过程vi的操作是用热水洗涤、干燥；

故答案为：用热水洗涤、干燥。