Question

【題目】目前世界鋰離子電池總產(chǎn)量超過30億只，鋰電池消耗量巨大，黃石一重點中學化學研究小組對某廢舊鋰離子電池正極材料(圖中簡稱廢料，成份為LiMn2O4、石墨粉和鋁箔)進行回收研究，工藝流程如圖：

已知：Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g。

（1）寫岀氫氧化鈉的電子式___。

（2）廢料在用NaOH溶液浸取之前需要進行粉碎操作，其目的是___。

（3）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留有鋰單質(zhì)，為了安全對拆解環(huán)境的要求___。

（4）寫出反應④生成沉淀X的離子方程式___。

（5）己知LiMn2O4中Mn的化合價為+3和+4價，寫出反應②的離子反應方程式：___。

（6）生成Li2CO3的化學反應方程式為___。已知Li2CO3在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，最后一步過濾時應___。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，加快反應速率 隔絕空氣和水分 CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO 4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓ 趁熱過濾

【解析】

廢料中含有的成份為LiMn2O4、石墨粉和鋁箔，加入NaOH溶液后，Al與其反應生成NaAlO2，過濾Ⅰ得到濾液Ⅰ為NaAlO2溶液，濾液Ⅰ中通入CO2后得到Al(OH)3沉淀，濾渣為LiMn2O4和石墨粉，濾渣中通入空氣和硫酸反應轉(zhuǎn)化為MnO2和Li2SO4，過濾Ⅱ得到濾液Ⅱ是Li2SO4溶液，與Na2CO3反應得到Li2CO3沉淀，故過濾Ⅲ可得到Li2CO3沉淀。

（1）根據(jù)電子式書寫的原則，可以很快寫岀氫氧化鈉的電子式為：，故答案為：；

（2）廢料在用NaOH溶液浸取之前需要進行粉碎操作，粉碎可以增大與NaOH溶液的接觸面積，可以加快反應速率，故其目的是增大接觸面積，加快反應速率，故答案為：增大接觸面積，加快反應速率；

（3）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留有鋰單質(zhì)，由于鋰單質(zhì)和金屬鈉一樣會與空氣中氧氣反應且能與水蒸汽反應產(chǎn)生H2，對環(huán)境造成污染，帶來安全隱患，為了安全對拆解環(huán)境的要求為隔絕空氣和水分，故答案為：隔絕空氣和水分；

（4）由分析可知反應④為NaAlO2溶液中通入過量的CO2，故其離子方程式為CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO，故答案為：CO2+AlO+2H2O=Al(OH)3↓+HCO；

（5）己知LiMn2O4中Mn的化合價為+3和+4價，與稀硫酸和空氣反應生成了MnO2，故反應②的離子反應方程式為4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O，故答案為：4LiMn2O4+4H++O2=8MnO2+4Li++2H2O

（6）生成Li2CO3是硫酸鋰和碳酸鈉反應，故化學反應方程式為Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓，已知Li2CO3在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，為了減小Li2CO3因溶解造成損失，故最后一步過濾時應趁熱過濾，故答案為：Li2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+Li2CO3↓ 趁熱過濾。