錳酸鋰(LiMn2O4)是一種鋰離子電池正極材料。以軟錳礦漿液(含MnO2及少量Fe、Al、Ni、Zn、Co、Cu等的氧化物)煙氣脫硫吸收液為原料,制備錳酸鋰的流程如圖:
(1)“浸取”在題圖所示的裝置中進(jìn)行,反應(yīng)生成MnSO4,SO2將MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+的離子方程式為 SO2+MnO2=Mn2++SO2-4SO2+MnO2=Mn2++SO2-4。SO2局部過(guò)量會(huì)產(chǎn)生MnS2O6,保持溫度、流速、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,為減少M(fèi)nS2O6的產(chǎn)生可采取的措施是 加速攪拌加速攪拌。
(2)“浸取”液除雜后可獲得較純的MnSO4溶液(重金屬離子質(zhì)量濃度小于1mg?L-1)。重金屬離子質(zhì)量濃度(mg?L-1)在除雜中的變化如表所示。
已知:①Ca(OH)2的價(jià)格:3000元/噸;Na2S的價(jià)格:57500元/噸。
②大量使用Na2S會(huì)造成污染,實(shí)驗(yàn)的濾液中按10mL?L-1用量添加Na2S溶液沉淀重金屬。
③中和氧化液的pH在5~6之間。浸取液中Fe2+沉淀完全,需要pH大于9。
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離子 | Fe2++Fe3+ | Al3+ | Ni2+ | Zn2+ | Co2+ | Cu2+ |
浸出液 | 1058.2 | 1131 | 56.87 | 41.23 | 20.58 | 18.69 |
中和氧化液 | 3.51 | 6.23 | 54.26 | 37.67 | 18.32 | 17.89 |
硫化后液 | 0.43 | 0.89 | 0.59 | 0.13 | 0.06 | 0.04 |
在攪拌下,向浸取液通入足量的空氣,然后不斷加入Ca(OH)2固體,至溶液pH為5~6時(shí),停止加Ca(OH)2固體,靜置過(guò)濾,向?yàn)V液中,邊攪拌邊滴加濾液體積的0.06mol/LNa2S溶液,靜置過(guò)濾
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在攪拌下,向浸取液通入足量的空氣,然后不斷加入Ca(OH)2固體,至溶液pH為5~6時(shí),停止加Ca(OH)2固體,靜置過(guò)濾,向?yàn)V液中,邊攪拌邊滴加濾液體積的0.06mol/LNa2S溶液,靜置過(guò)濾
,得到較純的MnSO4溶液。[須使用的試劑:Ca(OH)2、0.06mol?L-1Na2S溶液、空氣]。1
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(3)為確定“鋰化”需加入的Li2CO3的質(zhì)量,需要知道沉錳所得固體[Mn3O4、MnOOH和Mn(OH)2]中Mn元素的質(zhì)量。若Li2CO3與沉錳所得固體在750℃恰好完全反應(yīng),則n(Li2CO3)與n(Mn3O4)、n(MnOOH)和n[Mn(OH)2]需要滿足的關(guān)系為
4n(Li2CO3)=3n(Mn3O4)+n(MnOOH)+n[Mn(OH)2]
4n(Li2CO3)=3n(Mn3O4)+n(MnOOH)+n[Mn(OH)2]
。(4)固相法制備LiMn2O4的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:將高純MnO2和Li2CO3按一定的比例混合均勻,控制溫度為750°C使其充分反應(yīng),兩者恰好完全反應(yīng)生成LiMn2O4和氣體。
①純凈的Li2CO3分解為L(zhǎng)i2O和CO2的溫度為723°C,而固相法制備LiMn2O4的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)溫度升高至515°C時(shí),便產(chǎn)生CO2氣體,其可能的原因是
Li2CO3與MnO2反應(yīng)生成CO2所需溫度變低,更易發(fā)生反應(yīng)(或MnO2參與反應(yīng),導(dǎo)致Li2CO3分解的歷程發(fā)生變化,活化能降低,使得反應(yīng)可以在較低溫度下進(jìn)行)
Li2CO3與MnO2反應(yīng)生成CO2所需溫度變低,更易發(fā)生反應(yīng)(或MnO2參與反應(yīng),導(dǎo)致Li2CO3分解的歷程發(fā)生變化,活化能降低,使得反應(yīng)可以在較低溫度下進(jìn)行)
。②固相法制備LiMn2O4的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體有
CO2和O2
CO2和O2
。③用沉錳所得固體制備LiMn2O4與固相法制備LiMn2O4的相比,其優(yōu)點(diǎn)為
不需要高純的MnO2與Li2CO3反應(yīng)
不需要高純的MnO2與Li2CO3反應(yīng)
。【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì).
【答案】SO2+MnO2=Mn2++;加速攪拌;在攪拌下,向浸取液通入足量的空氣,然后不斷加入Ca(OH)2固體,至溶液pH為5~6時(shí),停止加Ca(OH)2固體,靜置過(guò)濾,向?yàn)V液中,邊攪拌邊滴加濾液體積的0.06mol/LNa2S溶液,靜置過(guò)濾;4n(Li2CO3)=3n(Mn3O4)+n(MnOOH)+n[Mn(OH)2];Li2CO3與MnO2反應(yīng)生成CO2所需溫度變低,更易發(fā)生反應(yīng)(或MnO2參與反應(yīng),導(dǎo)致Li2CO3分解的歷程發(fā)生變化,活化能降低,使得反應(yīng)可以在較低溫度下進(jìn)行);CO2和O2;不需要高純的MnO2與Li2CO3反應(yīng)
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:37引用:1難度:0.3
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1.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
(5)a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:114引用:4難度:0.5 -
2.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
(5)煅燒A的反應(yīng)方程式是
(6)a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.5 -
3.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5
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