Question

【题目】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）

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）：

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__。

Answer 1

【答案】研磨、70℃加热 趁热过滤 185ab 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Li2CO3+2C+2FePO4 2LiFePO4+3CO

【解析】

根据流程可知，将含锂废渣研磨后，在70℃下用稀硫酸酸浸出其中的金属离子，得到含有Li+、Ca2+、Mg2+的酸性溶液，其中部分Ca2+与SO42-结合生成CaSO4沉淀，过滤，滤渣1主要是CaSO4，向滤液1中加入NaOH调节溶液pH=12，沉淀Ni2+、Ca2+、Mg2+，滤渣2主要是Ni(OH)2、Mg(OH)2和少量的 Ca(OH)2，滤液中含有Li+，向滤液2中加入EDTA，再加入饱和的Na2CO3溶液，90℃下充分反应，得到沉淀趁热过滤后得到粗品Li2CO3，将Li2CO3转化为LiHCO3后，用隔膜法电解LiHCO3溶液来制备高纯度的LiOH，再转化得到电池级Li2CO3，将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下发生反应Li2CO3+2C+2FePO4 2LiFePO4+3CO，据此作答。

（1）流程中为加快反应速率而采取的措施是研磨、70℃加热；

（2）根据保重数据可知Li2CO3高温时的溶解度较小，因此90℃下充分反应后，通过趁热过滤分离出固体Li2CO3粗品；

（3）1kg含锂3.50%的废渣，锂的浸出率为a，那么浸出的Li+的物质的量为=5amol，Li+转化为Li2CO3的转化率为b，那么粗品中含Li2CO3的质量为5amol××b×74g/mol=185abg；

（4）根据电解示意图可知，阳极失去电子发生氧化反应，OH-放电，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；

（5）Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，根据元素分析可知可燃性气体为CO，因此方程式为：Li2CO3+2C+2FePO4 2LiFePO4+3CO