题目

12 ．用含锂废渣 ( 主要金属元素的含量： Li3.50% 　 Ni6.55% 　 Ca6.41% 　 Mg13.24%) 制备 Li 2 CO 3 ，并用其制备 Li ＋电池的正极材料 LiFePO 4 。部分工艺流程如下： ①EDTA-|||-稀硫酸 NaOH ② 饱 和 Na2 CO3溶液-|||-70 ℃| 调 =12 滤液 arrow ... ... (LiFe)(P)_(4)(O)_(4)-|||-含锂 研||浸| 滤 广 滤液1→|滤滤-|||-废渣 滤渣 1-|||-滤渣 2资料：ⅰ.滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g·L－1)： Li＋ Ni2＋ Ca2＋ Mg2＋ 滤液1 22.72 20.68 0.36 60.18 滤液2 21.94 7.7×10－3 0.08 0.78×10－3 ⅱ.EDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物。 ⅲ.某些物质的溶解度(S)： T/℃ 20 40 60 80 100 S(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 S(Li2SO4)/g 34.7 33.6 32.7 31.7 30.9 Ⅰ.制备Li2CO3粗品 (1)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是______________________。 (2)滤渣2的主要成分有________________________。 (3)向滤液2中先加入EDTA，再加入饱和Na2CO3溶液，90℃充分反应后，分离出固体Li2CO3粗品的操作是________________________________________________。 (4)处理1kg含锂3.50%的废渣，锂的浸出率为a，Li＋转化为Li2CO3的转化率为b，则粗品中含Li2CO3的质量是________g。(摩尔质量：Li7 g·mol－1　Li2CO374 g·mol－1) Ⅱ.纯化Li2CO3粗品 (5)将Li2CO3转化为LiHCO3后，用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH，再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示，阳极的电极反应式是________________，该池使用了________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ①EDTA-|||-稀硫酸 NaOH ② 饱 和 Na2 CO3溶液-|||-70 ℃| 调 =12 滤液 arrow ... ... (LiFe)(P)_(4)(O)_(4)-|||-含锂 研||浸| 滤 广 滤液1→|滤滤-|||-废渣 滤渣 1-|||-滤渣 2Ⅲ.制备LiFePO4 (6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是____________________________________________________。

12 ．用含锂废渣 ( 主要金属元素的含量： Li3.50% 　 Ni6.55% 　 Ca6.41% 　 Mg13.24%) 制备 Li 2 CO 3 ，并用其制备 Li ＋电池的正极材料 LiFePO 4 。部分工艺流程如下：

资料：ⅰ.滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g·L－1)：

Li＋

Ni2＋

Ca2＋

Mg2＋

滤液1

22.72

20.68

0.36

60.18

滤液2

21.94

7.7×10－3

0.08

0.78×10－3

ⅱ.EDTA能和某些二价金属离子形成稳定的水溶性络合物。

ⅲ.某些物质的溶解度(S)：

T/℃

20

40

60

80

100

S(Li2CO3)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

0.72

S(Li2SO4)/g

34.7

33.6

32.7

31.7

30.9

Ⅰ.制备Li2CO3粗品

(1)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是______________________。

(2)滤渣2的主要成分有________________________。

(3)向滤液2中先加入EDTA，再加入饱和Na2CO3溶液，90℃充分反应后，分离出固体Li2CO3粗品的操作是________________________________________________。

(4)处理1kg含锂3.50%的废渣，锂的浸出率为a，Li＋转化为Li2CO3的转化率为b，则粗品中含Li2CO3的质量是________g。(摩尔质量：Li7 g·mol－1　Li2CO374 g·mol－1)

Ⅱ.纯化Li2CO3粗品

(5)将Li2CO3转化为LiHCO3后，用隔膜法电解LiHCO3溶液制备高纯度的LiOH，再转化得电池级Li2CO3。电解原理如图所示，阳极的电极反应式是________________，该池使用了________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

Ⅲ.制备LiFePO4

(6)将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式是____________________________________________________。

题目解答

答案

答案 (1)研磨、70℃加热　(2)Mg(OH)2、Ni(OH)2和Ca(OH)2　

(3)趁热过滤　(4)185ab　(5)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　阳　

(6)Li2CO3＋2C＋2FePO4=====2LiFePO4＋3CO↑

解析(1)流程中为加快化学反应速率而采取的措施是研磨、70℃加热。

(2)由资料ⅰ知，Mg、Ni、Ca在溶液中浓度变化较大，滤渣2的主要成分有Mg(OH)2、Ni(OH)2和Ca(OH)2。

(3)向滤液2中先加入EDTA，与二价金属离子络合，从而确保它们不与Li＋一起沉淀，再加入饱和Na2CO3溶液，90℃充分反应后，形成Li2CO3的热饱和溶液，通过趁热过滤分离出固体Li2CO3粗品。

(4)由关系式得粗品中含Li2CO3的质量是＝185abg。

(5)由已知得电解原理阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，该池使用了阳离子交换膜，Li＋移向阴极生成LiOH。

(6)由原子守恒可知，可燃性气体应是CO，该反应的化学方程式是Li2CO3＋2C＋2FePO4=====2LiFePO4＋3CO↑。