2019年諾貝爾化學獎授予鋰離子電池的發明者，LiFePO4是鋰離子電池的正極材料。用含鋰廢渣（主要金屬元素的...

問題詳情：

2019年諾貝爾化學獎授予鋰離子電池的發明者，LiFePO4是鋰離子電池的正極材料。用含鋰廢渣（主要金屬元素的含量：Li  8.50%、Ni  6.55%、Mg  13.24%）製備Li2C2O4，並用其製備LiFePO4部分工藝流程如圖（該流程可能造成水體砷污染）：

已知：濾液1、濾液2中部分離子的濃度（g·L-1）：

I.製備Li2C2O4

(1)濾渣2的主要成分有__（填化學式）。

(2)Na2C2O4溶液中各離子的濃度由大到小順序爲__。

(3)寫出加入Na2C2O4溶液時發生反應的離子方程式：__。

Ⅱ.製備LiFePO4

(4)將電池極Li2C2O4和FePO4置於高溫下反應生成LiFePO4和一種溫室氣體，該反應的化學方程式是___。

(5)LiFePO4需要在高溫下成型後才能作爲電極，高溫成型時要加入少量石墨，則石墨的作用是__（任寫一點）。

(6)我國科學家研究零價鐵活化過硫**（Na2S2O8）去除廢水中的As(Ⅴ)，其機制模型如圖，其中零價鐵與過硫**反應的離子方程式是__。在該模型中得到的鐵砷共沉澱物經灼燒（無元素化合價變化）後得到一種磁*化合物，化學式爲Fe7As2O14，該物質中二價鐵與三價鐵的個數比爲__。

【回答】

Mg(OH)2、Ni(OH)2    c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)    2Li++C2O42-=Li2C2O4↓    Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2↑    改善成型後LiFePO4（或電極）的導電作用    Fe+S2O82-=Fe2++2SO42-    3:4   

【分析】

含鋰廢渣(主要金屬元素的含量：Li 8.50%、Ni 6.55%、Mg 13.24%)粉碎後加入稀硫*，並加熱，Li、Ni、Mg溶解生成Li2SO4、NiSO4、MgSO4，過濾出不溶物(濾渣1)，所得濾液1的主要成分爲Li2SO4、NiSO4、MgSO4；加入NaOH調節溶液的pH=12，據表中數據，此時主要發生NiSO4、MgSO4與NaOH的反應，所得濾渣2的主要成分爲Ni(OH)2、Mg(OH)2，濾液2中主要含有Li2SO4；加入Na2C2O4，與Li2SO4發生反應，主要生成Li2C2O4沉澱，這就是濾渣3的主要成分。

【詳解】

(1)由以上分析知，濾渣2的主要成分有Mg(OH)2、Ni(OH)2。*爲：Mg(OH)2、Ni(OH)2；

(2)Na2C2O4溶液中，主要存在以下平衡：C2O42-+H2OHC2O4-+OH-、HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-、H2OH++OH-，且程度依次減弱，所以各離子的濃度由大到小順序爲c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)。*爲：c(Na+)>c(C2O42-)>c(OH-)>c(HC2O4-)>c(H+)；

(3)加入Na2C2O4溶液時，與Li2SO4發生反應，主要生成Li2C2O4沉澱，發生反應的離子方程式爲：2Li++C2O42-=Li2C2O4↓。*爲：2Li++C2O42-=Li2C2O4↓；

(4)將Li2C2O4和FePO4置於高溫下反應生成LiFePO4和CO2，該反應的化學方程式是Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2↑。*爲：Li2C2O4+2FePO42LiFePO4+2CO2↑；

(5)LiFePO4需要在高溫下成型後才能作爲電極，爲增強電極的導電能力，高溫成型時要加入少量石墨，則石墨的作用是改善成型後LiFePO4（或電極）的導電作用。*爲：改善成型後LiFePO4（或電極）的導電作用；

(6)零價鐵與過硫**反應，生成Fe2+和SO42-，反應的離子方程式是Fe+S2O82-=Fe2++2SO42-。在Fe7As2O14中，Fe顯+2、+3價，As顯+5價，O顯-2價，可設Fe2+的個數爲x，則Fe3+的個數爲(7-x)，依據化合價的代數和等於0，可建立如下等量關係式：2x+3(7-x)=18，x=3，從而得出該物質中二價鐵與三價鐵的個數比爲3:4。*爲：Fe+S2O82-=Fe2++2SO42-；3:4。

【點睛】

在分析圖中所示反應的反應物和生成物時，可從圖中箭頭的方向判斷，箭尾所示物質爲反應物，箭頭所指物質爲生成物。

知識點：電解原理

題型：綜合題