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LiFePO4和Li2CO3都是重要的鋰的化合物。
Ⅰ.LiFePO4電極材料是動力型鋰離子電池的理想正極材料。它可以通過H3PO4、LiOH和(NH42Fe(SO42溶液發(fā)生共沉淀反應、將所得沉淀干燥、高溫成型而制得。實驗室制備LiFePO4的方法:
步驟1:將LiOH置于題圖所示實驗裝置的三頸燒瓶中,加入煮沸過的蒸餾水,攪拌使其溶解。從分液漏斗中滴加H3PO4溶液,并持續(xù)通入氮氣。
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步驟2:將(NH42Fe(SO42固體溶于蒸餾水中,迅速倒入三頸燒瓶中,快速攪拌,充分反應后,過濾、洗滌濾渣得LiFePO4固體。
(1)共沉淀反應投料時,不將FeSO4和LiOH溶液直接混合的原因是
FeSO4和LiOH溶液直接混合生成Fe(OH)2,而Fe(OH)2極易被氧化,最終產(chǎn)品中混有Fe(Ⅲ)化合物
FeSO4和LiOH溶液直接混合生成Fe(OH)2,而Fe(OH)2極易被氧化,最終產(chǎn)品中混有Fe(Ⅲ)化合物
。
(2)工業(yè)制取LiFePO4在高溫成型前,常向LiFePO4中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后LiFePO4的導電性能外,還能
利用其還原性,防止Fe(Ⅱ)被氧化
利用其還原性,防止Fe(Ⅱ)被氧化
。
Ⅱ.磷酸鋰渣(主要成分為Li3CO4)和廢舊電極材料(含鋁、炭、LiFePO4和FePO4)均可用于制取Li2CO3。
(3)實驗室以磷酸鋰渣為原料制備高純Li2CO3的部分實驗流程如圖:
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“低酸轉(zhuǎn)化”使Li3PO4轉(zhuǎn)化為Li2HPO4。寫出“磷鋰分離”的化學方程式:
2Li2HPO4+3CaCl2=Ca3(PO42↓+4LiCl+2HCl
2Li2HPO4+3CaCl2=Ca3(PO42↓+4LiCl+2HCl
。
(4)已知:Li2CO3微溶于水;LiFePO4、FePO4難溶于水和堿,可溶于鹽酸生成LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;pH>3.2時,F(xiàn)e3+沉淀完全。完善由某廢舊電極材料制取Li2CO3的實驗方案:邊攪拌邊向廢舊電極材料中加入NaOH溶液至不再產(chǎn)生氣泡,過濾,
向濾渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過濾;向濾液中加入過量的雙氧水,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,過濾;邊攪拌邊向濾液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量沉淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無沉淀生成
向濾渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過濾;向濾液中加入過量的雙氧水,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,過濾;邊攪拌邊向濾液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量沉淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無沉淀生成
,過濾、洗滌,低溫干燥得Li2CO3固體。(實驗中須使用的試劑有:雙氧水、鹽酸、NaOH溶液、Na2CO3溶液)

【答案】FeSO4和LiOH溶液直接混合生成Fe(OH)2,而Fe(OH)2極易被氧化,最終產(chǎn)品中混有Fe(Ⅲ)化合物;利用其還原性,防止Fe(Ⅱ)被氧化;2Li2HPO4+3CaCl2=Ca3(PO42↓+4LiCl+2HCl;向濾渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過濾;向濾液中加入過量的雙氧水,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,過濾;邊攪拌邊向濾液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量沉淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無沉淀生成
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/17 2:0:1組卷:18引用:5難度:0.6
相似題
  • 1.濕法煉鋅廠在除雜過程中會產(chǎn)生大量鐵礬渣。某黃鉀鐵礬渣主要含有K2Fe6(SO44(OH)12、ZnO?Fe2O3及少量CaO、MgO、SiO2等。一種由黃鉀鐵礬渣制備復合鎳鋅鐵氧體( NiZnFe4O8)的流程如下:
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    回答下列問題
    (1)濾渣Ⅰ的主要成分是
     

    (2)凈化除雜階段加入Fe粉時發(fā)生反應的離子方程式為
     
    、
     
    。已知:25℃時Ksp(CaF2)=2.7×10-11,Ksp (MgF2)=6.4×10-19.加入NH4F使Ca2+、Mg2+離子沉淀,若沉淀后溶液中c(Ca2+)=2.7×10-6mol?L-1,則c(Mg2+)=
     
     mol?L-1。
    (3)在Fe2+、Ni2+、Zn2+共沉淀過程中,三種離子的損失濃度與pH的關(guān)系曲線如圖1所示,pH與n(NH4HCO3):n(Fe2++Ni2++Zn2+)的關(guān)系曲線如圖2所示。為提高原料利用率,n( NH4HCO3):n(Fe2++Ni2++Zn2+)最好控制在
     
    左右;按此比例,若以Me代表Fe、Ni、Zn元素,則生成MeCO3?2Me(OH)2?H2O沉淀的化學反應方程式為
     

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    (4)鐵氧體工藝階段制備 NiZnFe4O8過程中,需加入
     
    劑(填“氧化”或“還原”)。按照上述流程,一座10萬噸規(guī)模的鋅廠每年產(chǎn)生黃鉀鐵礬渣約5萬噸,F(xiàn)e3+含量為27%,理論上每年可制備復合鎳鋅鐵氧體(NiZnFe4O8,M476g?mol-1
     
    萬噸(保留兩位有效數(shù)字)

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:28引用:1難度:0.4
  • 2.鐵是自然界里分布最廣的金屬元素之一,在地殼中的質(zhì)量約占5%左右,鐵礦石的種類很多,重要的有磁鐵礦石、赤鐵礦石、菱鐵礦石等.某課外研究小組在實驗室探究鐵的制備和相關(guān)性質(zhì).
    Ⅰ、研究小組查閱資料,用甲酸和濃硫酸反應制取的CO還原赤鐵礦得到鐵.制取CO的化學反應為:
    HCOOH
    H
    2
    S
    O
    4
    60
    80
    CO+H2O
    (1)此反應原理中濃硫酸表現(xiàn)性質(zhì)是
     

    (2)用該法制CO不需加熱的原因
     

    (3)研究小組在實驗室中裝配一個實驗裝置,該裝置用濃硫酸和甲酸的混合液制取CO氣體,用CO還原氧化鐵,并檢驗其氧化產(chǎn)物、具有的環(huán)保特點.提供儀器有:具支試管(試管側(cè)壁有一支管,如圖1所示),另有橡皮塞(橡皮塞上最多只能打一個孔)、玻璃導管若干.在圖2的方框內(nèi)畫出該裝置示意圖(同類儀器最多只有三件,不必畫夾持儀器,但需注明所裝的藥品)
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    Ⅱ、研究小組用圖3裝置進行鐵和稀硝酸反應的實驗探究,其中鐵來自于Ⅰ中實驗得到,步驟如下:
    a.向廣口瓶內(nèi)注入足量熱NaOH溶液,將盛有鐵粉的小燒杯放入瓶中.
    b.關(guān)閉止水夾,點燃紅磷,伸入瓶中,塞好膠塞.
    c.待紅磷充分燃燒,一段時間后打開分液漏斗旋塞,向燒杯中滴入稀硝酸,鐵粉恰好完全溶解.
    (4)燃燒紅磷的目的是
     

    (5)為證明氣體產(chǎn)物為NO,步驟c后還缺少的一步主要操作是
     

    (6)查閱資料發(fā)現(xiàn):硝酸發(fā)生氧化還原反應時,硝酸的濃度越稀,對應還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低.鐵粉和稀硝酸的總反應可表示為:aFe+bNO3-+cH+=dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O.當a=8時,鐵和硝酸都全部反應完全,則b的取值范圍為:
     

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:4引用:1難度:0.5
  • 3.某化學興趣小組參考工業(yè)制硝酸的化學原理,在實驗室用下列各裝置進行組合來制備硝酸并驗證硝酸的性質(zhì)(所給裝置必須用到并且只能用一次,各裝置中的試劑均足量.已知常溫下CaCl2能吸收氨氣).
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    (1)裝置的連接順序為(用a、b、c、d等字母表示):b接
     
    ,
     
     
     
     

    (2)寫出氨氣催化氧化的化學方程式
     
    ;
    (3)進行實驗時,裝置A中堿石灰的作用是
     
    ,D中的現(xiàn)象是
     
    ;
    (4)能證明有硝酸生成的現(xiàn)象是
     
    ;
    (5)實驗開始時,下列操作順序最合理的是
     

    a.先加熱A裝置中的催化劑.再由導管a通入空氣
    b.先由導管a通入空氣,再加熱A裝置中的催化劑
    c.在由導管a通入空氣的同時,加熱A裝置中的催化劑.

    發(fā)布:2024/11/2 8:0:1組卷:7引用:3難度:0.5
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