隨著新能源汽車銷量的猛增，動力電池退役高峰將至，磷酸鐵鋰（LEP）是目前使用最多的動力電池材料，因此回收磷酸鐵鋰具有重要意義。一種從廢舊磷酸鐵鋰正極片（LiFePO4、導(dǎo)電石墨、鋁箔）中回收鋰的工藝流程如圖：
已知：i.廢舊磷酸鐵鋰正極片中的化學(xué)物質(zhì)均不溶于水也不與水反應(yīng)。
ii.Li2CO3在水中的溶解度隨溫度升高而降低，但煮沸時與水發(fā)生反應(yīng)。
回答下列問題：
（1）LiFePO4中鐵元素的化合價為 +2+2。
（2）向堿浸后的濾液中通入過量的CO2所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：AlO-2+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO-3AlO-2+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO-3。
（3）“氧化浸出”時，保持其他條件不變，不同氧化劑對鋰的浸出實驗結(jié)果如下表，實際生產(chǎn)中氧化劑選用H2O2，不選用NaClO3的原因是 NaClO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，污染生產(chǎn)環(huán)境；防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)NaClO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，污染生產(chǎn)環(huán)境；防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)。在“氧化浸出”時，適當(dāng)?shù)纳郎乜杉涌旆磻?yīng)速率，但一般不采取高溫法，其原因是 防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)?！把趸觥睍r生成了難溶的FePO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2LiFePO4+H2O2+2H+═2Li++2FePO4+2H2O2LiFePO4+H2O2+2H+═2Li++2FePO4+2H2O。
A
l
O
-
2
HC
O
-
3
A
l
O
-
2
HC
O
-
3
| 序號 | 鋰含量/% | 氧化劑 | pH | 浸出液Li+濃度/（g?L-1） | 浸出渣中Li+含量/% |
| 1 | 3.7 | H2O2 | 3.5 | 9.02 | 0.10 |
| 2 | 3.7 | NaClO3 | 3.5 | 9.05 | 0.08 |
| 3 | 3.7 | O2 | 3.5 | 7.05 | 0.93 |
| 4 | 3.7 | NaClO | 3.5 | 8.24 | 0.43 |
提高鹽酸與H2O2的利用率
提高鹽酸與H2O2的利用率
。（5）“濾渣Ⅱ”經(jīng)純化可得
+
3
F
e
2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O+3CO2↑
高溫 |
2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O+3CO2↑
。高溫 |
（6）“一系列操作”具體包括水浴加熱、
趁熱過濾
趁熱過濾
、洗滌、干燥。【答案】+2；+CO2+H2O=Al（OH）3↓+；NaClO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，污染生產(chǎn)環(huán)境；防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)；防止H2O2分解和鹽酸揮發(fā)；2LiFePO4+H2O2+2H+═2Li++2FePO4+2H2O；提高鹽酸與H2O2的利用率；2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+H2O+3CO2↑；趁熱過濾
A
l
O
-
2
HC
O
-
3
高溫 |
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：10引用：2難度：0.7
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1．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（Fe主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其它反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全被還原，應(yīng)選擇（填字母編號）。
A．KMnO4溶液 B．KCl溶液 C．KSCN 溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH到5.2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡，通入空氣引起溶液pH降低的原因是。
（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。
已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）△H=-1648kJ/mol
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）═2FeCO3（s）△H=-1480kJ/mol
FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是。
（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料，該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%，將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其它雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計，按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3kg。發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：495引用：3難度：0.3 -
2．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O═15FeSO4+8H2SO4，不考慮其他反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是。
（2）檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇（填字母編號）。
A．KMnO4溶液B．K3[Fe（CN）6]溶液C．KSCN溶液
（3）第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5．2，此時Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是。
（4）FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3，F(xiàn)eCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料，已知25℃，101kPa時：
4Fe（s）+3O2（g）═2Fe2O3（s）△H=-1 648kJ?mol-1
C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393kJ?mol-1
2Fe（s）+2C（s）+3O2（g）═2FeCO3（s）△H=-1 480kJ?mol-1FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是。
（5）FeSO4在一定條件下可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS2═Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是。
（6）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%．將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入ckg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3kg.（不需計算，寫出表達(dá)式即可）發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：28引用：2難度：0.5 -
3．四氧化三錳用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體，用作電子計算機(jī)中存儲信息的磁芯。以工業(yè)硫酸錳為原料（含有少量CaO、MgO、Ca（OH）2等物質(zhì)）制備Mn3O4的工藝流程如圖：
已知：①氧化時鼓入空氣使溶液的電位迅速上升；
②四氧化三錳中錳的化合價與四氧化三鐵中鐵的化合價類似。
回答下列問題：
（1）為提高“溶解”效率，可采取的措施有。
（2）濾渣的主要成分是。
（3）氧化時，生成Mn3O4的離子方程式為產(chǎn)生氨氣以回收利用。
（4）向母液可加入。
A.CaO
B.稀氫氧化鈉溶液
C.氫氧化鈣固體
D.（NH4）2CO3
（5）通過對上述“氧化”工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及資料分析可知溶液電位與pH等關(guān)系如圖所示
氧化時N2H4?H2O的作用是。
（6）四氧化三錳的其他制法：
①熱還原法：
在甲烷氣體存在下，將Mn2O3還原成Mn3O4的化學(xué)方程式為。
②電解法：
利用電解原理，制備四氧化三錳裝置如圖所示。（電極材料均為惰性電極，＜代表電子流向）
電源正極為（填“a”或“b”），陽極的電極反應(yīng)式為。發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：14引用：1難度：0.6
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