题目
2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li8.50%、Ni6.5%、Mg13.24%)制备Li2C2O4,并用其制备 LiFePO4.部分工艺流程如图(该流程可能造成水体砷污染):Na2C2O4溶液-|||-NaOH-|||-稀硫酸 调 =12 过滤 → 滤液3 滤渣3······→iFePO4 -|||-70℃ 滤液2→ 滤渣2 -|||-含锂废渣→ 粉碎 浸出 过滤 滤液1→ 过滤 滤渣1 已知:滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g•L-1) Li+ Ni2+ Mg2+ 滤液1 22.72 20.68 60.18 滤液2 21.94 7.7×10-3 0.78×10-3 Ⅰ.制备Li2C2O4(1)滤渣2的主要成分有 ____ (填化学式)。(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为 ____ 。(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式: ____ 。Ⅱ.制备 LiFePO4(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应,生成 LiFePO4和一种温室气体,该反应的化学方程式是 ____ 。(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极,高温成型时要加入少量石墨,则石墨的作用是 ____ (任写一点)。(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O3)去除废水中的As(V),其机制模型如图,其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是 ____ 。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物化学式为 Fe7As2O14,该物质中二价铁与三价铁的个数比为 ____ 。Na2C2O4溶液-|||-NaOH-|||-稀硫酸 调 =12 过滤 → 滤液3 滤渣3······→iFePO4 -|||-70℃ 滤液2→ 滤渣2 -|||-含锂废渣→ 粉碎 浸出 过滤 滤液1→ 过滤 滤渣1
2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池的发明者,LiFePO4是锂离子电池的正极材料。用含锂废渣(主要金属元素的含量:Li8.50%、Ni6.5%、Mg13.24%)制备Li2C2O4,并用其制备 LiFePO4.部分工艺流程如图(该流程可能造成水体砷污染):

已知:滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g•L-1)
Ⅰ.制备Li2C2O4
(1)滤渣2的主要成分有 ____ (填化学式)。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为 ____ 。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式: ____ 。
Ⅱ.制备 LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应,生成 LiFePO4和一种温室气体,该反应的化学方程式是 ____ 。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极,高温成型时要加入少量石墨,则石墨的作用是 ____ (任写一点)。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O3)去除废水中的As(V),其机制模型如图,其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是 ____ 。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物化学式为 Fe7As2O14,该物质中二价铁与三价铁的个数比为 ____ 。

已知:滤液1、滤液2中部分离子的浓度(g•L-1)
| Li+ | Ni2+ | Mg2+ | |
| 滤液1 | 22.72 | 20.68 | 60.18 |
| 滤液2 | 21.94 | 7.7×10-3 | 0.78×10-3 |
(1)滤渣2的主要成分有 ____ (填化学式)。
(2)Na2C2O4溶液中各离子的浓度由大到小顺序为 ____ 。
(3)写出加入Na2C2O4溶液时发生反应的离子方程式: ____ 。
Ⅱ.制备 LiFePO4
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应,生成 LiFePO4和一种温室气体,该反应的化学方程式是 ____ 。
(5)LiFePO4需要在高温下成型后才能作为电极,高温成型时要加入少量石墨,则石墨的作用是 ____ (任写一点)。
(6)我国科学家研究零价铁活化过硫酸钠(Na2S2O3)去除废水中的As(V),其机制模型如图,其中零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是 ____ 。在该模型中得到的铁砷共沉淀物经灼烧(无元素化合价变化)后得到一种磁性化合物化学式为 Fe7As2O14,该物质中二价铁与三价铁的个数比为 ____ 。

题目解答
答案
解:(1)由以上分析可知滤渣2的主要成分有Ni(OH)2、Mg(OH)2,故答案为:Ni(OH)2、Mg(OH)2;
(2)Na2C2O4水解呈碱性,且第一步水解为主,溶液中各离子的浓度由大到小顺序为c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c( HC2O4-)>c(H+),故答案为:c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c( HC2O4-)>c(H+);
(3)加入Na2C2O4溶液生成Li2C2O4沉淀,发生反应的离子方程式为2Li++C2O42-=Li2C2O4↓,故答案为:2Li++C2O42-=Li2C2O4↓;
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应,生成 LiFePO4和一种温室气体,应生成二氧化碳,反应的化学方程式为Li2C2O4+2FePO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2LiFePO4+2CO2↑,
故答案为:Li2C2O4+2FePO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2LiFePO4+2CO2↑;
(5)高温成型时要加入少量石墨,可起到改善成型后电极的导电作用,故答案为:改善成型后电极的导电作用;
(6)零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是:Fe+S2O82-═Fe 2++2SO42-,
磁性化合物化学式为 Fe7As2O14,As为+5价,由化合价代数和为0可知,设二价铁与三价铁的个数比分别为x、7-x则该物质中二价铁与三价铁的个数比为2x+3×(7-x)=2×14-2×5=18,x=3,则该物质中二价铁与三价铁的个数比为3:4,
故答案为:Fe+S2O82-═Fe 2++2SO42-;3:4。
(2)Na2C2O4水解呈碱性,且第一步水解为主,溶液中各离子的浓度由大到小顺序为c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c( HC2O4-)>c(H+),故答案为:c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c( HC2O4-)>c(H+);
(3)加入Na2C2O4溶液生成Li2C2O4沉淀,发生反应的离子方程式为2Li++C2O42-=Li2C2O4↓,故答案为:2Li++C2O42-=Li2C2O4↓;
(4)将电池极Li2C2O4和FePO4置于高温下反应,生成 LiFePO4和一种温室气体,应生成二氧化碳,反应的化学方程式为Li2C2O4+2FePO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2LiFePO4+2CO2↑,
故答案为:Li2C2O4+2FePO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2LiFePO4+2CO2↑;
(5)高温成型时要加入少量石墨,可起到改善成型后电极的导电作用,故答案为:改善成型后电极的导电作用;
(6)零价铁与过硫酸钠反应的离子方程式是:Fe+S2O82-═Fe 2++2SO42-,
磁性化合物化学式为 Fe7As2O14,As为+5价,由化合价代数和为0可知,设二价铁与三价铁的个数比分别为x、7-x则该物质中二价铁与三价铁的个数比为2x+3×(7-x)=2×14-2×5=18,x=3,则该物质中二价铁与三价铁的个数比为3:4,
故答案为:Fe+S2O82-═Fe 2++2SO42-;3:4。