Question

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（、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的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0ml3.0mol.的溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为，则至少有                 g参加了反应。

Answer 1

（1）Al(OH)₃

（2）4 + 4H⁺ + O₂ = 8MnO₂ + 4Li⁺ 2H₂O

（3）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）

（4）6.4或6.36

解析:

第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中生成偏铝酸钠溶液， 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝，故沉淀X应为Al(OH)₃；第三步是氧化还原反应，注意根据第一步反应可以看出LiMn₂O₄不溶于水，在书写时应写成化学式的形式：4 LiMn₂O₄+O₂+4H⁺=4Li⁺+8MnO₂+2H₂O；过滤所需的玻璃仪器有漏斗 玻璃棒 烧杯，若过滤时发现滤液中有少量浑浊，可能的原因有：滤纸破损、滤液超过滤纸边缘、玻璃棒靠在一层滤纸处等；（4）Na₂CO₃在反应过程中参与了两个反应：2Li⁺+CO₃²⁺= Li₂CO₃， 2H⁺ + CO₃^2- = CO₂ + H₂O；依据离子方程式4 LiMn₂O₄+O₂+4H⁺=4Li⁺+8MnO₂+2H₂O，  Li⁺的物质的量等于H⁺的物质的量，故消耗的Na₂CO₃的物质的量取决于硫酸的物质的量，故n（Na₂CO₃）=20.0×10^-3×3.0×106g=6.36g。