解答题-工业流程题 适中0.65 引用2 组卷460
"绿水青山就是金山银山"，在造福人类的同时，保护环境也是化学必不可少的责任。磷酸铁锂电池由橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，碳(石墨)吸附锂离子组成电池负极(
)，电极上附着铝箔、铜箔。如图流程可以回收磷酸铁锂电池电极材料中的石墨并制备相应化工产品。
(1)LiFePO4中Fe的化合价为_______ ，滤渣I的主要成分除LFePO4还有_______ ，滤渣I中加入H2O2的目的是：_______ 。
(2)向滤液Ⅲ中通 H2S的目的是沉铜，当溶液中铜离子浓度为1×10-5mol/L时可认为铜离子沉淀完全，则此时溶液中S2-与Cu2+浓度之比为：_______ (已知
)。
(3)碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，则操作X是_______ 。
a.静置、过滤 b.加热后，趁热过滤 c. 蒸发浓缩、冷却结晶 d.蒸发结晶
(4)回收后的Fe2O3可以与KOH和KNO3混合物加热共熔，从而制得净水剂高铁酸钾(K2FeO4)及其副产物KNO2，该反应的化学方程式为：_______ 。
(5)该流程中分离出的Li2CO3可以和NH4H2PO4及(CH3COO)2Fe制备正极材料LiFePO4，已知NH3·H2O的电离常数
，H3PO4的各级电离常数为
、
、
，则常温下 NH4H2PO4溶液中
_______ 
(填“>”、“<”或“=”)。
)，电极上附着铝箔、铜箔。如图流程可以回收磷酸铁锂电池电极材料中的石墨并制备相应化工产品。(1)LiFePO4中Fe的化合价为
(2)向滤液Ⅲ中通 H2S的目的是沉铜，当溶液中铜离子浓度为1×10-5mol/L时可认为铜离子沉淀完全，则此时溶液中S2-与Cu2+浓度之比为：
)。(3)碳酸锂在水中的溶解度随温度升高而减小，则操作X是
a.静置、过滤 b.加热后，趁热过滤 c. 蒸发浓缩、冷却结晶 d.蒸发结晶
(4)回收后的Fe2O3可以与KOH和KNO3混合物加热共熔，从而制得净水剂高铁酸钾(K2FeO4)及其副产物KNO2，该反应的化学方程式为：
(5)该流程中分离出的Li2CO3可以和NH4H2PO4及(CH3COO)2Fe制备正极材料LiFePO4，已知NH3·H2O的电离常数
，H3PO4的各级电离常数为、、，则常温下 NH4H2PO4溶液中(填“>”、“<”或“=”)。2021·山东德州·一模
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磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂(LiFePO4)为正极材料的一种锂离子二次电池。一种由钛白副产硫酸亚铁[主要成分为FeSO4，还含有少量Fe2(SO4)3、TiOSO4、MgSO4]制备锂离子电池正极材料的前驱体FePO4的工艺流程如图所示：
已知常温下：①“酸溶”后，溶液pH=2.3，有关微粒浓度如下表所示：
②TiO2++2H2O
H2TiO3+2H+，pH=4时，H2TiO3沉淀完全。
③Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
(1)LiFePO4中，Li+的轨道表示式是___________ ，该化合物中Fe2+的基态离子的电子排布式为___________ 。
A．[Ar]3d6 B．[Ar]3d64s2 C．[Ar]3d5
(2)“除杂过滤”工序中，将TiO2+转化为H2TiO3除去。加入铁粉的作用是___________ 。
(3)当H2TiO3沉淀完全时，滤渣中是否含有Mg(OH)2 ？结合计算说明原因___________ 。(忽略溶液体积的变化)
(4)“结晶过滤”获得FeSO4·7H2O的操作为___________ 。
A．蒸发结晶、趁热过滤 B．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)书写“氧化”时发生反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目。___________
(6)工业上可以用电解磷铁渣(主要含FeP)的方法制备FePO4，电解原理如图所示：
①溶液中的H+向___________ 极移动。
A．磷铁渣 B．石墨
②生成FePO4的电极反应式为___________ 。
已知常温下：①“酸溶”后，溶液pH=2.3，有关微粒浓度如下表所示：
| 微粒 | TiO2+ | Mg2+ |
| 浓度/mol·L-1 | 0.0043 | 0.07 |
H2TiO3+2H+，pH=4时，H2TiO3沉淀完全。③Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
(1)LiFePO4中，Li+的轨道表示式是
A．[Ar]3d6 B．[Ar]3d64s2 C．[Ar]3d5
(2)“除杂过滤”工序中，将TiO2+转化为H2TiO3除去。加入铁粉的作用是
(3)当H2TiO3沉淀完全时，滤渣中是否含有Mg(OH)2 ？结合计算说明原因
(4)“结晶过滤”获得FeSO4·7H2O的操作为
A．蒸发结晶、趁热过滤 B．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)书写“氧化”时发生反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目。
(6)工业上可以用电解磷铁渣(主要含FeP)的方法制备FePO4，电解原理如图所示：
①溶液中的H+向
A．磷铁渣 B．石墨
②生成FePO4的电极反应式为
、
。
锂在新能源等领域应用广泛。从粉煤灰(含Al2O3、Fe2O3、Li2O、SiO2等)中回收提取铝、锂元素的化合物的流程如图所示：
已知：碳酸锂的溶解度(g·L-1)见表。
回答下列问题
(1)“粉碎”的目的是___________ ，滤渣1的成分主要是___________ 。(填化学式)
(2)“调pH”的目的是沉淀Fe3＋、Al3＋。当离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时表示该离子沉淀完全。常温下，如果溶液pH=4，Fe3＋、Al3＋___________ (填“能”或“否”)均沉淀完全，此时溶液中c(Fe3＋)、c(Al3＋)之比为___________ 。(已知：Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33)
(3)从滤渣2中分离出Al(OH)3，可用如图所示方法，试剂X是___________ ，“步骤2”中主要发生的离子反应方程式有OH-＋CO2=HCO
、___________ 。
(4)“沉锂”中的“一系列操作”依次为蒸发浓缩、___________ 、洗涤、干燥。检验母液主要溶质的阴离子所用的试剂为___________ 。母液的用途___________ (任写一种)。
(5)太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图所示。电池总反应式为LixC6 + Li1−xFePO4
LiFePO4 + 6C。试写出充电时，该电池正极材料上的反应式：___________ 。
已知：碳酸锂的溶解度(g·L-1)见表。
| 温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 100 |
| Li2CO3 | 1.54 | 1.43 | 1.33 | 1.25 | 1.17 | 1.08 | 1.01 | 0.85 | 0.72 |
(1)“粉碎”的目的是
(2)“调pH”的目的是沉淀Fe3＋、Al3＋。当离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时表示该离子沉淀完全。常温下，如果溶液pH=4，Fe3＋、Al3＋
(3)从滤渣2中分离出Al(OH)3，可用如图所示方法，试剂X是
、(4)“沉锂”中的“一系列操作”依次为蒸发浓缩、
(5)太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图所示。电池总反应式为LixC6 + Li1−xFePO4
LiFePO4 + 6C。试写出充电时，该电池正极材料上的反应式： 组卷网是一个信息分享及获取的平台，不能确保所有知识产权权属清晰，如您发现相关试题侵犯您的合法权益，请联系组卷网
