用含锂废渣（主要金属元素的含量：Li3.50%Ni 6.55%Ca 6.41%Mg 13.24%）制备Li2CO3，并用其制备Li+电池的正极材料LiFePO4-组卷网

解答题-工业流程题适中0.65 引用1 组卷75

用含锂废渣（主要金属元素的含量：Li 3.50% Ni 6.55% Ca 6.41% Mg 13.24%）制备Li₂CO₃，并用其制备Li⁺电池的正极材料LiFePO₄。部分工艺流程如下：

资料：ⅰ滤液1、滤液2中部分两者的浓度（g/L）

	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

ⅱEDTA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
(l)上述流程中为加快化学反应速率而采取的措施是 ___。
(2)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 ______。
(3)处理lkg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：Li 7 g.mol^-l Li₂CO₃ 74 g.mol^-l）
II．纯化Li₂CO₃粗品
(4)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 _______。

III．制备LiFePO₄
(5)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__。

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用含锂废渣(主要金属元素的含量：Li 3.50%、Ni 6.55%、Ca 6.41%、Mg 13.24%)制备Li₂CO₃，并用其制备锂离子电池的正极材料LiFePO₄。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
(l)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 _________。
II．纯化Li₂CO₃粗品
(4)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，该池使用了___________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

III．制备LiFePO₄
(5)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_________________。
IV．(6)FePO₄是一种难溶于水的易溶于硫酸的白色固体，FePO₄在pH=2时沉淀效果最好，邻二氮菲与Fe²⁺结合生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子，与Fe³⁺形成浅蓝色邻二氮菲铁离子。实验室可以利用FeSO₄•7H₂O和H₃PO₄(弱酸)制备FePO₄。其制备的步骤为取一定量的FeSO₄•7H₂O溶解于稍过量的H₃PO₄中，(请补充完操作步骤)_________。(可以使用的试剂有邻二氮菲试剂、20%H₂O₂溶液、NaOH溶液、蒸馏水。)

磷酸亚铁锂电池是新能源汽车的动力电池之一、用含锂废渣(主要金属元素有Li、Ni、Ca，Mg)制得

，纯化后用其制备电池的正极材料

，工艺流程如下：

已知：①EDTA能与某些二价金属离子形成稳定的水溶性配合物。
②滤液1、滤液2中部分离子的浓度(


滤液1	22.72	20.68	0.36	60.18
滤液2	21.94		0.08

③某些物质的溶解度(S)见下表。

T/℃	20	40	60	80	100
	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72
	34.7	33.6	32.7	31.7	30.9

回答下列问题：
(1)为加快“浸出”速率，本工艺中采取的措施有___________。
(2)滤渣2的主要成分有___________和

(填化学式)。
(3)“沉锂”中，先加入EDTA，其作用是___________；再加入饱和

溶液，控制温度在95℃充分反应后，分离出粗

的操作是___________。
(4)生成纯

的离子方程式为___________。
(5)纯

和足量碳、

高温下反应，生成

和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为___________。

工业上以锂辉石（Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂，含少量Ca,Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工业流程如下：

已知：①Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂+ H₂SO₄(浓)

Li₂SO₄+ Al₂O₃·4SiO₂·H₂O
②某些物质的溶解度（S）如下表所示。

T/℃	20	40	60	80
S(Li₂CO₃)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S(Li₂SO₄)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

（1）从滤渣1中分离出Al₂O₃部分的流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是______________________________。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃。向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）_____________________________。
（3）最后一个步骤中，用“热水洗涤”的目的是______________________________。
（4）工业上，将Li₂CO₃粗品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下：
a.将Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液做阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH₄HCO₃溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li₂CO₃。
①a中，阳极的电极反应式是_________________________。
②电解后，LiOH溶液浓度增大的原因_____，b中，生成Li₂CO₃反应的化学方程式是_______。
（5）磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+Li

LiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺试写出该电池放电时的正极反应：__________________。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极)当电解池两极共有4480mL气体（标准状况）产生时，该电池消耗锂的质量为_____。

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