LiFePO4電極材料是動(dòng)力型鋰離子電池的理想正極材料。
(1)以LiOH、FeSO4、H3PO4和葡萄糖為原料,利用如圖所示裝置(固定裝置已略去)制取LiFePO4/C電極的過(guò)程如下:
步驟1:準(zhǔn)確稱量18.00 g LiOH、38.00 g FeSO4和75 mL H3PO4溶液(含溶質(zhì)24.50 g)。
步驟2:將LiOH置于三頸燒瓶中,加入煮沸過(guò)的蒸餾水,攪拌使其溶解。從分液漏斗中滴加H3PO4溶液,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷通入氮?dú)?,直至H3PO4滴加完畢。
步驟3:將FeSO4固體溶于蒸餾水中,迅速倒入三頸燒瓶中,快速攪拌,充分反應(yīng)后,過(guò)濾并洗滌沉淀得LiFePO4固體。
步驟4:將LiFePO4與一定量葡萄糖混合,惰性氣氛下加熱,得到LiFePO4/C。
①步驟2向三頸燒瓶中通入N2的目的是 排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化,該步驟中為達(dá)到相同目的采取的措施還有 加入煮沸過(guò)的蒸餾水加入煮沸過(guò)的蒸餾水。
②步驟3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4。
(2)已知:Li2CO3微溶于水;LiFePO4、FePO4難溶于水和堿,可溶于鹽酸生成LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;pH>3.2時(shí),F(xiàn)e3+沉淀完全。完善由某廢舊電極材料(含鋁、炭、LiFePO4和FePO4)制取Li2CO3的實(shí)驗(yàn)方案:邊攪拌邊向廢舊電極材料中加入NaOH溶液至不再產(chǎn)生氣泡,過(guò)濾,向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成,過(guò)濾、洗滌,低溫干燥得Li2CO3固體。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有:雙氧水、鹽酸、NaOH溶液、Na2CO3溶液)
(3)磷精鐵渣(FexP)可作為制取LiFePO4的原料。一種測(cè)定FexP組成的實(shí)驗(yàn)方法如下:準(zhǔn)確稱取1.840 g磷精鐵渣于燒杯中,加入過(guò)量硝酸和硫酸的混合溶液,加熱,使磷鐵渣充分溶解。過(guò)濾,將濾液配成100 mL溶液A。取20.00 mL溶液A,加入100 mL 0.06000 mol?L?1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,加入氨水調(diào)節(jié)pH約為2,加熱使之充分反應(yīng)。冷卻,加入指示劑,用0.05000 mol?L?1 Bi3+標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的EDTA,消耗Bi3+標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00 mL。通過(guò)計(jì)算確定FexP的化學(xué)式(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程) Fe1.5PFe1.5P。已知:EDTA與Fe3+和Bi3+反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比均為1:1。
【答案】排除裝置中的氧氣,防止Fe2+被氧化;加入煮沸過(guò)的蒸餾水;Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4;向?yàn)V渣中邊攪拌邊加入鹽酸,至固體不再減少,過(guò)濾除去炭;得到的濾液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向?yàn)V液中加入過(guò)量的雙氧水把Fe2+氧化為Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,F(xiàn)e3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾除去氫氧化鐵;邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至產(chǎn)生大量Li2CO3沉淀,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液若無(wú)Li2CO3沉淀生成;Fe1.5P
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:13引用:2難度:0.4
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1.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是
(5)a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:114引用:4難度:0.5 -
2.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則操作B是
(5)煅燒A的反應(yīng)方程式是
(6)a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%,則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.5 -
3.硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣(主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)).用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下:
(1)在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有
(2)“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溶液中Fe2+含量將下降,其原因是
(3)根據(jù)下表數(shù)據(jù):氫氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
(4)“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀,則A的操作是發(fā)布:2025/1/19 8:0:1組卷:12引用:1難度:0.5