Question

【题目】磷酸亚铁锂（LiFePO4）是目前使用量最多的一种锂电池电极材料，LiFePO4废料中（含Al、石墨）磷、铁、锂的综合回收工艺流程图：

已知：①，

②常温下，，，

（1）过程I“碱浸”的目的是____________，该过程发生反应的离子方程式为_________________。

（2）过程II“酸浸”加人双氧水的目的是_________________。

（3）①浸出液中存在大量、离子，从平衡移动角度解释过程Ⅲ得到磷酸铁晶体的原因_________________。

②一定条件下，探究了pH对磷酸铁沉淀的影响，结果如图所示。由图可知，过程Ⅲ应选取的最佳沉淀pH为____。随pH的增加,磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，分析原因为_________________。

（4）测得滤液1中c(Li+)=0.l5mol/L，某同学取该100mL滤液进行“沉锂”反应．加入50mlNa2CO3溶液却未见沉淀，若不考虑Na2CO3的水解和液体混合时的体积变化，则该同学加入的Na2CO3溶液最大浓度为c(Na2CO3)=_____________mol/L

（5）过程Ⅵ将滤液2________，________，经过滤、干燥后得Na3PO4·12H2O晶体。

Answer 1

【答案】溶解Al，使其分离出去 将Fe2+氧化为Fe3+ CO32-结合H+，，两个平衡均向右移动，c(PO43-)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁晶体 2.5 随pH的增加，部分FePO42H2O沉淀转变为Fe(OH)3沉淀，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中 0.51 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

LiFePO4废料(含Al、石墨)加入氢氧化钠溶液，铝与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的NaAlO2，过滤，滤渣中含有LiFePO4和石墨，在滤渣中加入盐酸和过氧化氢浸取，可氧化亚铁离子生成铁离子，浸出液中含有铁离子、锂离子、、离子等，加入碳酸钠溶液调节pH，可生成FePO42H2O，滤液1中含有锂离子，滤液1中加入碳酸钠沉锂得到Li2CO3产品，FePO42H2O中加入氢氧化钠溶液调节pH，得到含铁产品和滤液2，滤液2为Na3PO4溶液，Na3PO4溶液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得Na3PO4·12H2O晶体。

以此解答该题。

(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的NaAlO2，则过程I“碱浸”的目的是溶解Al，使其分离出去，该过程发生反应的离子方程式为，故答案为：溶解Al，使其分离出去；；

(2)过程II“酸浸”加人双氧水的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；

(3)①浸出液中存在大量、离子，加入碳酸钠溶液后，CO32-结合H+，，两个平衡均向右移动，c(PO43-)增大，与Fe3+结合形成磷酸铁晶体；

②过程Ⅲ得到FePO42H2O，由图可知在pH等于2.5时，磷的沉淀率最高，则应选取的最佳沉淀pH为2.5，根据图像可知，随pH的增加，磷的沉淀率开始下降，而铁沉淀率未下降，是因为随pH的增加，部分FePO42H2O沉淀转变为Fe(OH)3沉淀，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中；

故答案为：2.5；随pH的增加，部分FePO42H2O沉淀转变为Fe(OH)3沉淀，使得部分PO43-释放，导致磷沉淀率下降，而铁仍在沉淀中；

(4)混合溶液中，设该同学加入的Na2CO3溶液的浓度为x mol/L，则混合溶液中，二者混合未见沉淀，则，解得，则该同学加入的Na2CO3溶液最大浓度为c(Na2CO3)=0.51mol/L，故答案为：051；

(5)滤液2为Na3PO4溶液，Na3PO4溶液再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得Na3PO4·12H2O晶体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶。