LiFePO4电极材料是动力型锂离子电池的理想正极材料。
(1)以LiOH、FeSO4、H3PO4和葡萄糖为原料,利用如图所示装置(固定装置已略去)制取LiFePO4/C电极的过程如下:
步骤1:准确称量18.00 g LiOH、38.00 g FeSO4和75 mL H3PO4溶液(含溶质24.50 g)。
步骤2:将LiOH置于三颈烧瓶中,加入煮沸过的蒸馏水,搅拌使其溶解。从分液漏斗中滴加H3PO4溶液,实验过程中不断通入氮气,直至H3PO4滴加完毕。
步骤3:将FeSO4固体溶于蒸馏水中,迅速倒入三颈烧瓶中,快速搅拌,充分反应后,过滤并洗涤沉淀得LiFePO4固体。
步骤4:将LiFePO4与一定量葡萄糖混合,惰性气氛下加热,得到LiFePO4/C。
①步骤2向三颈烧瓶中通入N2的目的是 排除装置中的氧气,防止Fe2+被氧化排除装置中的氧气,防止Fe2+被氧化,该步骤中为达到相同目的采取的措施还有 加入煮沸过的蒸馏水加入煮沸过的蒸馏水。
②步骤3发生反应的化学方程式为 Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4。
(2)已知:Li2CO3微溶于水;LiFePO4、FePO4难溶于水和碱,可溶于盐酸生成LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;pH>3.2时,Fe3+沉淀完全。完善由某废旧电极材料(含铝、炭、LiFePO4和FePO4)制取Li2CO3的实验方案:边搅拌边向废旧电极材料中加入NaOH溶液至不再产生气泡,过滤,向滤渣中边搅拌边加入盐酸,至固体不再减少,过滤除去炭;得到的滤液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向滤液中加入过量的双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去氢氧化铁;边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至产生大量Li2CO3沉淀,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液若无Li2CO3沉淀生成向滤渣中边搅拌边加入盐酸,至固体不再减少,过滤除去炭;得到的滤液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向滤液中加入过量的双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去氢氧化铁;边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至产生大量Li2CO3沉淀,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液若无Li2CO3沉淀生成,过滤、洗涤,低温干燥得Li2CO3固体。(实验中须使用的试剂有:双氧水、盐酸、NaOH溶液、Na2CO3溶液)
(3)磷精铁渣(FexP)可作为制取LiFePO4的原料。一种测定FexP组成的实验方法如下:准确称取1.840 g磷精铁渣于烧杯中,加入过量硝酸和硫酸的混合溶液,加热,使磷铁渣充分溶解。过滤,将滤液配成100 mL溶液A。取20.00 mL溶液A,加入100 mL 0.06000 mol•L−1 EDTA标准溶液,加入氨水调节pH约为2,加热使之充分反应。冷却,加入指示剂,用0.05000 mol•L−1 Bi3+标准溶液滴定过量的EDTA,消耗Bi3+标准溶液24.00 mL。通过计算确定FexP的化学式(写出计算过程) Fe1.5PFe1.5P。已知:EDTA与Fe3+和Bi3+反应的化学计量数之比均为1:1。
【考点】制备实验方案的设计;探究物质的组成或测量物质的含量.
【答案】排除装置中的氧气,防止Fe2+被氧化;加入煮沸过的蒸馏水;Li3PO4+FeSO4=LiFePO4+Li2SO4;向滤渣中边搅拌边加入盐酸,至固体不再减少,过滤除去炭;得到的滤液中含有LiCl、FeCl2、FeCl3和H3PO4;向滤液中加入过量的双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,再逐滴加入NaOH溶液至pH大于3.2,Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去氢氧化铁;边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至产生大量Li2CO3沉淀,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液若无Li2CO3沉淀生成;Fe1.5P
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:13引用:2难度:0.4
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