Question

【题目】

锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：① FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸。

② Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，

在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g

③ Ksp[Al(OH)3]=10-32 Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38

（1）操作1为： 。

（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为： 。

（3）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种) 。

（4）完成操作3中的离子方程式： 。

（5）该锂电池充电时的阳极反应式： 。

（6）操作4中应选择试剂： 。

（7）沉淀C的成分： 。

Answer 1

【答案】（1）过滤（2）CO2+2H2O+NaAlO2＝NaHCO3+Al(OH)3

（3）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；

（4）2LiFePO4+H2O2+2H＋＝2Fe３＋+2Li＋+2PO4３－+2H2O

（5）LiFePO4－e- ＝FePO4 + Li＋（6）NaOH （7）Li2CO3

【解析】试题分析：（1）操作1后得到滤渣，说明是过滤；

（2）铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，反应的方程式为CO2 + 2H2O + NaAlO2 ＝ NaHCO3 + Al(OH)3。

（3）提高操作1浸出率的方法有升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；

（4）正极废料中LiFePO4、碳粉和铝箔在加入氢氧化钠溶液时，铝被溶解，滤渣A中含有LiFePO4、碳粉，在操作3中LiFePO4被双氧水氧化，反应的离子方程式为2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O。

（5）该锂电池充电时的阳极发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4－e- ＝FePO4 + Li+。

（6）滤液B中含有硫酸铁，操作4是将铁离子沉淀的过程，可以选择试剂氢氧化钠。

（7）根据流程图和信息②，沉淀C为Li2CO3。