鋰離子電池正極材料需要純度較高的硫*錳，目前工業硫*錳中雜質(鈣、鎂、鐵等)含量高，利用下圖流程可製取純度較高...

問題詳情：

鋰離子電池正極材料需要純度較高的硫*錳，目前工業硫*錳中雜質(鈣、鎂、鐵等)含量高，利用下圖流程可製取純度較高的硫*錳溶液。

反應①使雜質生成*化物的沉澱，對反應①前後的雜質含量檢測結果(以350g/LMnSO4計)如下：

(1)濾渣x中含有的物質是_____。

(2)試分析鈣鎂去除結果不同的原因：_____。

(3)在濾液中加入KMnO4可以將Fe2+氧化爲Fe3+，同時生成Mn2+．該反應的離子方程式爲_____。

(4)已知：生成*氧化物沉澱的pH

注：金屬離子的起始濃度爲0.1mol/L

根據表中數據解釋流程中②的目的：_____。

(5)進一步研究表明，如果反應①後不過濾直接加入KMnO4，同時控制加入的量，反應後調節pH，然後再過濾，可以進一步提高鈣鎂的去除率．對鈣鎂去除率提高的原因有如下假設：

假設I：Fe2+與生成了Fe3+，Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附了沉澱物；

假設II：Mn2+與反應生成的活*MnO2吸附了沉澱物。

選擇適當的無機試劑，設計實驗驗*假設是否成立____________________。

(6)鋰離子電池充放電過程中，鋰離子在正極和負極之間來回移動，就像一把搖椅，稱“搖椅式電池”。典型的鋰離子電池工作原理如圖所示。

①放電時Li+的移動方向從__________極到極_____(填“a”或“b”)。

②已知電極總反應：LiCoO2+CLi1﹣xCoO2+CLix，寫出放電時正極的電極反應式__。

【回答】

CaF2、MgF2    CaF2比MgF2更難溶    +5Fe2++8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O    將Fe3+轉化爲Fe(OH)3達到分離鐵元素與錳元素的目的    取工業硫*錳廢水，加入MnF2，將所得樣品分成兩份，其中一份加入Fe(OH)3膠體，另一份加入活*MnO2，分別檢測Ca2+、Mg2+的去除率，若去除率提高（大於95.61%、90.04%），則說明假設成立    b    a    Li1﹣xCoO2+xLi++xe-＝LiCoO2   

【分析】

工業硫*錳中雜質（鈣、鎂、鐵等）含量高，90°C加入水中攪拌，加入MnF2反應生成CaF2、MgF2沉澱，濾液中加入高錳*鉀溶液氧化亞鐵離子生成鐵離子，調節溶液pH除去鐵離子分離鐵離子和錳離子，濾渣y爲*氧化鐵。

【詳解】

(1)濾渣x中含有的物質是：CaF2、MgF2，

(2)根據表格可以看出，鈣去除得較多，鈣鎂去除結果不同的原因是CaF2比MgF2更難溶；

(3)在濾液中加入KMnO4可以將Fe2+氧化爲Fe3+，同時生成Mn2+，結合電子守恆和電荷守恆、原子守恆配平，該反應的離子方程式爲：MnO4﹣+5Fe2++8H+5Fe3++Mn2++4H2O；

(4)根據表中數據，可知流程中②調節溶液pH使鐵離子和錳離子分離，其目的是：將Fe3+轉化爲Fe(OH)3達到分離鐵元素與錳元素的目的；

(5)對鈣鎂去除率提高的原因有如下假設：

假設Ⅰ：Fe2+與生成了Fe3+，Fe3+水解生成的Fe(OH)3吸附了沉澱物；

假設Ⅱ：Mn2+與反應生成的活*MnO2吸附了沉澱物．

設計實驗驗*假設是否成立：取工業硫*錳溶液，加入MnF2，將所得樣品分成兩份，其中一份加入Fe(OH)3膠體，另一份加入活*MnO2，分別檢測Ca2+、Mg2+的去除率，若去除率提高(大於95.61%、90.04%)，則說明假設成立；

(6)①圖中放電過程中電子從b流向a說明b爲負極，a爲正極，放電時Li+的移動方向從負極到正極即b極移向a電極；

②已知電極總反應：LiCoO2+CLi1﹣xCoO2+CLix，則放電時正極的電極反應式爲Li1﹣xCoO2+xLi++xe﹣＝LiCoO2。

知識點：原電池

題型：綜合題