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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+Li2SO4
Li3PO4+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)
Fe1.5P
Fe1.5P
。已知:EDTA与Fe3+和Bi3+反应的化学计量数之比均为1:1。

【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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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
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    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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