命题范围:
人教版 以工业流程为主
正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
(1)橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料,它可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应,所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时,不将(NH4)2Fe(SO4)2和LiOH溶液直接混合的原因是 。
②共沉淀反应的化学方程式为 。
③高温成型前,常向LiFePO4中加入少量活性炭黑,其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外,还能 。
④所得沉淀为何需在80℃真空条件下干燥 。
(2)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等)可通过下列实验方法回收钴、锂。
①废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是______________________________________________。
②除杂过程中调节PH至5~6的目的是 ,所得废渣的主要成分是 。
③除杂时通入空气的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,除通入O2外,还可加入
试剂达到该目的。
④在上述溶解过程中,S2O32-被氧化成SO42-,LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为 。
⑤硫酸工业中第二步反应的方程式为:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ,现在密闭容器中充入4mol SO2和3mol O2,在一定条件下建立以上平衡,测得SO2的转化率为90%,测得此条件下,反应放出的热量为352. 8 kJ,写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式 。
⑥工业生产硫酸中压强及温度对SO2转化率的影响如下表:
压强/MPa
温度/℃ 0.1 0.5 1 10
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
该反应的正反应为放热、气体体积缩小的反应,低温、高压有利于提高反应物的转化率,但实际生产中选定温度为400℃~500℃、压强为常压,其理由是
;工业生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2:7%,O2:11%,N2:82%,工业采用此配比的化学原理是 。