Question

2006年世界鋰離子電池總產(chǎn)量超過(guò)25億只，鋰電池消耗量巨大，對(duì)不可再生的金屬資源的消耗是相當(dāng)大的，回收利用鋰資源成為重要課題．某研究小組對(duì)某廢舊鋰離子電池正極材料（圖中簡(jiǎn)稱(chēng)廢料，成份為L(zhǎng)iMn₂O₄、石墨粉和鋁箔）進(jìn)行回收研究，工藝流程如下：
已知：Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g．

（1）廢料在用NaOH溶液浸取之前需要進(jìn)行粉碎操作，其目的是

 

．
（2）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(duì)拆解環(huán)境的要求

 

．
（3）寫(xiě)出反應(yīng)④生成沉淀X的離子方程式：

 

．
（4）己知LiMn₂O₄中Mn的化合價(jià)為+3和+4價(jià)，寫(xiě)出反應(yīng)②的化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
（5）生成Li₂CO₃的化學(xué)反應(yīng)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(guò)濾時(shí)應(yīng)

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備

專(zhuān)題：物質(zhì)的制備

分析：（1）根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析；
（2）從金屬鋰的化學(xué)性質(zhì)分析，鋰為活潑金屬；
（3）四羥基合鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁和碳酸氫鈉，注意生成的碳酸氫鈉不是碳酸鈉；
（4）LiMn₂O₄在酸性環(huán)境下能被空氣中的氧氣氧化；
（5）硫酸鋰和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和碳酸鋰沉淀，Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，最后一步過(guò)濾時(shí)應(yīng)趁熱過(guò)濾．

解答：解：第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中（注意LiMn₂O₄不溶于水）生成四羥基合鋁酸鈉，即濾液的主要成分，第二步就是四羥基合鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉的過(guò)程，第三步是LiMn₂O₄在酸性環(huán)境下能被空氣中的氧氣氧化發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，得到的濾液中有生成的硫酸鋰，可能有過(guò)量的硫酸，最后一步加入碳酸鈉之后所得的濾液主要成分為硫酸鈉；
（1）粉碎廢料，能增大廢料與氫氧化鈉溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率．
故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率．
（2）金屬鋰性質(zhì)活潑，易與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，故答案為：隔絕空氣和水分；
（3）四羥基合鋁酸鈉與過(guò)量二氧化碳反應(yīng)得產(chǎn)物是Al（OH）₃沉淀和碳酸氫鈉，所以離子方程式為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
故答案為：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（4）在酸性環(huán)境下，LiMn₂O₄能被空氣中的氧氣氧化，生成二氧化錳、硫酸鋰和水，所以化學(xué)方程式為：4LiMn₂O₄+2H₂SO₄+O₂=8MnO₂+2Li₂SO₄+2H₂O．
故答案為：4 LiMn₂O₄+2 H₂SO₄+O₂=8MnO₂+2 Li₂SO₄+2H₂O．
（5）硫酸鋰和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和碳酸鋰沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，最后一步過(guò)濾時(shí)應(yīng)趁熱過(guò)濾．
故答案為：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓．趁熱過(guò)濾．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬資源的回收和利用，難度較大，會(huì)運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析信息給予題．