Question

【題目】鋰離子電池的廣泛應用使回收利用鋰資源成為重要課題。某研究性小組對廢舊鋰離子電池正極材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在鋁箔上）進行資源回收研究，設計實驗流程如下：

（1）第②步反應得到的沉淀X的化學式為____________________。

（2）第③步反應的離子方程式是___________________________。

（3）第④步反應后，過濾Li2CO3所需的玻璃儀器有_____________________。若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：____________________、_______________________________________。

（4）若廢舊鋰離子電池正極材料含LiMn2O4的質量為18.1g，第③步反應中加入20.0mL3.0mol.的H2SO4溶液，假定正極材料中的鋰經(jīng)反應③和④完全轉化為Li2CO3，則至少有________________gNa2CO3參加了反應。

Answer 1

【答案】Al(OH)3 4LiMn2O4+ 4H++ O2= 8MnO2+ 4Li++2H2O 燒杯、漏斗、玻璃棒 玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導致濾紙破損 漏斗中液面高于漏斗邊緣（其它合理答案均可） 6.4或6.36

【解析】

正極材料包括LiMn2O4、碳粉、鋁箔，第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成四羥基合鋁酸鈉，即濾液的主要成分，第二步就是四羥基合鋁酸鈉與二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉的過程，第三步是LiMn2O4在酸性環(huán)境下能被空氣中的氧氣氧化發(fā)生的氧化還原反應，得到的濾液中有生成的硫酸鋰，可能有過量的硫酸，最后一步濾液加入碳酸鈉：2Li＋＋CO32－=Li2CO3↓，過濾可得到Li2CO3。據(jù)此分析解答。

（1）根據(jù)以上分析，四羥基合鋁酸鈉與過量二氧化碳反應得產(chǎn)物是Al（OH）3沉淀和碳酸氫鈉，故答案為Al（OH）3；

（2）在酸性環(huán)境下，LiMn2O4能被空氣中的氧氣氧化，離子方程式為：4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O，

故答案為4LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O；

（3）過濾所用玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒；過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，原因可能有：濾紙破損、濾液超過濾紙邊緣等，

故答案為燒杯、漏斗、玻璃棒；玻璃棒下端靠在濾紙的單層處，導致濾紙破損；漏斗中液面高于漏斗邊緣；

（4）根據(jù)LiMn2O4～0.5H2SO4～Li+得18.1gLiMn2O4即0.1molLiMn2O4消耗硫酸的量為0.05mol，故硫酸有剩余，剩余的硫酸和生成的Li+共消耗碳酸鈉0.06mol，即6.36g，

故答案為6.36。