题目内容
【题目】磷酸亚铁锂( LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(由Al箔、 LiFePO4活性材料、少量不溶于酸碱的导电剂组成)中的资源，部分流程如图：
已知：Ksp(Li2CO3)=1.6×10－3。部分物质的溶解度(S)如下表所示：
（1）写出碱溶时Al箔溶解的离子方程式：______________________。
（2）为提高酸浸的浸出率，除粉碎、挑拌、升温外，还可采用的方法有_________________________________。
（3）酸浸时产生标况下3.36LNO时，溶解 LiFePO4_________mol(其他杂质不与HNO3反应)。
（4）若滤液②中c(Li+)=4mol·L－1，加入等体积的Na2CO3后，Li+的沉降率达到90%，计算滤液③中c(CO32－)=___________mol/L。
（5）流程中用“热水洗涤”的原因是____________________________________________。
（6）工业上将回收的Li2CO3、FePO4粉碎与炭黑混合高温灼烧再生制备 LiFePO4，写出反应的化学方程式：_________________________________；若测得产品中n(Li)︰n(Fe)︰n(P)=1︰0.9︰1，则产品中n(Fe2+)/n(Fe3+)=___________。
【答案】2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑ 适当増大酸的浓度、延长时间 0.45 0.04 Li2CO3的溶解度随温度升高而減小，热水洗条可減少Li2CO3的溶解 2FePO4+ Li2CO3+2C 
2LiFePO4+3CO↑ 
【解析】
由流程图可知，加入氢氧化钠溶液，正极中的铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，过滤，得不溶于氢氧化钠溶液的固体；向滤渣中加入硫酸和10%硝酸，LiFePO4与混酸反应生成硫酸锂、硫酸铁、磷酸、一氧化氮和水，过滤除去不溶于酸碱的导电剂得混合溶液；调节混合溶液的pH，硫酸铁和磷酸在碱性条件下反应生成磷酸铁沉淀，过滤得到硫酸锂溶液；向硫酸锂溶液中加入饱和碳酸钠溶液，反应生成碳酸锂沉淀，过滤、热水洗涤得碳酸锂。
（1）碱溶时，Al箔与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（2）粉碎磷酸亚铁锂电池正极片、搅拌、升高温度、适当増大酸的浓度、延长酸浸时间等可以提高酸浸的浸出率，故答案为：适当増大酸的浓度、延长时间；
（3）酸浸时，LiFePO4与混酸反应生成硫酸锂、硫酸铁、磷酸、一氧化氮和水，反应的化学方程式为6LiFePO4+12H2SO4+2HNO3=3Li2SO4+3Fe2(SO4)3+6H3PO4+2NO↑+4H2O，由方程式可知生成1molNO，溶解3molLiFePO4，标况下3.36LNO的物质的量为0.15mol，则溶解 LiFePO4的物质的量为0.45mol，故答案为：0.45；
（4）当滤液②中c(Li+)=4mol·L－1，加入等体积的Na2CO3后c(Li+)=2mol·L－1，若Li+的沉降率达到90%，反应生成Li2CO3后溶液中c(Li+)=2mol·L－1×0.1=0.2 mol·L－1，由碳酸锂溶度积Ksp(Li2CO3)= c2(Li+) c(CO32—)=1.6×10－3可得c(CO32－)= 1.6×10－3/(0.2 mol·L－1)2=0.04 mol·L－1，故答案为：0.04；
（5）由题给表格数据可知，Li2CO3的溶解度随温度升高而減小，热水洗条可減少Li2CO3的溶解而提高产率，故答案为：Li2CO3的溶解度随温度升高而減小，热水洗条可減少Li2CO3的溶解；
（6）Li2CO3、FePO4与炭黑高温灼烧反应生成LiFePO4和一氧化碳，反应的化学方程式为2FePO4+ Li2CO3+2C 
2LiFePO4+3CO↑；由化合价代数和为零可得：n(Li)×1+ n(Fe2+)×2+[0.9—n(Fe2+)]×3—n(PO43—) ×3=0，则有1×1+ n(Fe2+)×2+[0.9—n(Fe2+)]×3—1×3=0，解得n(Fe2+)=0.7，n(Fe3+)=0.2，n(Fe2+)/n(Fe3+)=7/2，故答案为：2FePO4+ Li2CO3+2C 2LiFePO4+3CO↑；7/2。
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