Question

【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰·古迪納夫、斯坦利·威廷漢和吉野彰，表彰他們對(duì)鋰離子電池研究的貢獻(xiàn)。磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）電池是新能源汽車的動(dòng)力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片（除LiFePO4外，還含有Al箔、少量不溶于酸堿的導(dǎo)電劑）中的資源，部分流程如圖：

（1）從“正極”可以回收的金屬有___________。

（2）“堿溶”時(shí)Al箔溶解的離子方程式_________。

（3）“酸浸”時(shí)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO時(shí)，則被氧化的LiFePO4為______mol。（其他雜質(zhì)不與HNO3反應(yīng)）

（4）實(shí)驗(yàn)測(cè)得濾液②中c（Li+）＝4 mol·L－1，加入等體積的Na2CO3溶液后，Li+的沉降率到99%，則濾液③中c（CO32－）＝________ mol·L－1。 [Ksp（Li2CO3）＝1.6×10－3]

（5）磷酸亞鐵鋰電池總反應(yīng)為：LiFePO4＋6C Li1－xFePO4＋LixC6，電池中的固體電解質(zhì)可傳導(dǎo)Li+。充電時(shí)，Li+移向_______（填“陽(yáng)極”或“陰極”）；放電時(shí)，正極反應(yīng)式為_______。

（6）磷酸亞鐵鋰電池中鐵的含量可通過(guò)如下方法測(cè)定：稱取1.40g試樣用鹽酸溶解，在溶液中加入稍過(guò)量的SnCl2溶液，再加入HgCl2飽和溶液，用二苯胺磺酸鈉作指示劑，用0.030 mol·L－1重鉻酸鉀溶液滴定至溶液由淺綠色變?yōu)樗{(lán)紫色，消耗重鉻酸鉀溶液40.00mL。

已知：2Fe3+＋Sn2+＋6Cl－=SnCl62－＋2Fe2+

4Cl－＋Sn2+＋2HgCl2=SnCl62－＋Hg2Cl2

6Fe2+＋Cr2O72－＋14H+=6Fe3+＋2Cr3+＋7H2O

① 實(shí)驗(yàn)中加入HgCl2飽和溶液的目的是__________。

② 磷酸亞鐵鋰電池中鐵的含量為_______。

Answer 1

【答案】Li、Fe、Al 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑ 0.3 4 陰極 Li1－xFePO4＋xLi+＋xe－=LiFePO4 將溶液中過(guò)量Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的SnCl62－，防止其干擾Fe2+的測(cè)定 28.8%

【解析】

(1)根據(jù)分析流程，堿溶可得到NaAlO2濾液，調(diào)節(jié)pH值，生成的沉淀為FePO4，加入碳酸鈉，可生成Li2CO3沉淀，因此從“正極”可以回收的金屬有Li、Fe、Al，故答案為：Li、Fe、Al；

(2)堿溶時(shí)Al箔與氫氧化鈉反應(yīng)，溶解的離子方程式2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑，故答案為：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑；

(3)酸浸時(shí)HNO3轉(zhuǎn)化為NO，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO的物質(zhì)的量為=0.1mol，產(chǎn)生1molNO，轉(zhuǎn)移3mol電子，則生成0.1molNO轉(zhuǎn)移0.3mol電子，LiFePO4與硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為FePO4，Fe的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?3價(jià)，溶解1mol LiFePO4轉(zhuǎn)移1mol電子，則轉(zhuǎn)移0.3mol電子，溶解0.3mol LiFePO4，故答案為：0.3；

(4)若濾液②中c(Li+)=4mol/L，加入等體積的Na2CO3后，Li+的沉降率到99%，混合后溶液中含有的c(Li+)=，已知：Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)·c(CO32-)=1.6×10-3，則濾液③中c(CO32-)===4 mol/L，故答案為：4；

(5)充電時(shí)，陽(yáng)離子Li+移向陰極；放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，故答案為：陰極；Li1－xFePO4＋xLi+＋xe－=LiFePO4；

(6)①實(shí)驗(yàn)中加入HgCl2飽和溶液，可以發(fā)生反應(yīng)：4Cl-+Sn2++2HgCl2=SnCl62-+Hg2Cl2，這樣就可以使溶液中過(guò)量的Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)離子SnCl62-，從而防止用重鉻酸鉀溶液滴定溶液中Fe2+時(shí)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)定，造成實(shí)驗(yàn)誤差，故答案為：將溶液中過(guò)量Sn2+轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的SnCl62－，防止其干擾Fe2+的測(cè)定；

②根據(jù)6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O可知n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=，m(Fe)=，所以鐵的百分含量= 。