碳酸鋰(Li
2CO
3)是制備鋰電池的重要原料,工業(yè)上可通過以下兩種途徑制備。
方案一:以鋰輝石精礦(主要成分為Li
2O,其余成分不溶于水,也不參與反應(yīng))為原料制取碳酸鋰粗產(chǎn)品,其主要工藝流程如圖所示:
查閱資料:①碳酸鋰的溶解度與溫度的關(guān)系見下表:
溫度/℃ |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
溶解度/g |
1.54 |
1.33 |
1.17 |
1.01 |
0.85 |
0.72 |
②碳酸鋰與碳酸鈣類似,能與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。
(1)在投入酸浸槽前,鋰輝石精礦需進(jìn)行粉碎研磨的預(yù)處理,其目的是
增大接觸面積,使反應(yīng)更充分
增大接觸面積,使反應(yīng)更充分
。
(2)酸浸槽中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為
Li2O+H2SO4=Li2SO4+H2O
Li2O+H2SO4=Li2SO4+H2O
。
(3)沉鋰池中分離Li
2CO
3的操作名稱是
過濾
過濾
。
(4)洗滌時(shí)使用熱水的原因是
溫度高,碳酸鋰溶解度小,減少損耗
溫度高,碳酸鋰溶解度小,減少損耗
。
(5)驗(yàn)證Li
2CO
3洗滌干凈的操作是,取最后一次洗滌液,向其中加入
鹽酸酸化的氯化鋇
鹽酸酸化的氯化鋇
溶液,無明顯現(xiàn)象,則Li
2CO
3洗滌干凈。
方案二:利用廢舊磷酸鐵鋰電池采用“過氧化氫+硫酸”浸出體系,在外加電場作用下使鋰離子脫出,選擇性回收鋰。浸出液經(jīng)過除雜后再加入過量的碳酸鈉溶液可獲得粗碳酸鋰。
(6)浸出過程保持更高的氧化還原電位,可以更好地促進(jìn)鋰的浸出,抑制鐵的溶解,從而更好地實(shí)現(xiàn)了鋰的選擇性浸出。綜合圖2、圖3,該過程選擇最適宜的pH范圍是
A
A
(填字母)。
A.2.5-3.0
B.3.0-4.0
C.5.0-6.0
(7)方案二利用廢舊磷酸鐵鋰電池制備粗碳酸鋰,其顯著的優(yōu)點(diǎn)是
節(jié)約資源
節(jié)約資源
。(答一點(diǎn))
測定碳酸鋰粗產(chǎn)品的純度
為測定碳酸鋰粗產(chǎn)品純度(雜質(zhì)不溶于水,也不參與反應(yīng)),設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置。
【查閱資料】堿石灰主要成分是氧化鈣和氫氧化鈉固體,能吸收水和二氧化碳。
【操作步驟】
①連接好裝置,檢查裝置的氣密性。
②在C中加入8g碳酸鋰粗產(chǎn)品。打開彈簧夾K
1,在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的空氣。
③稱量E的質(zhì)量為342.5g。
④關(guān)閉彈簧夾K
1,慢慢滴加稀硫酸至過量,直至C中
不再冒氣泡
不再冒氣泡
。
⑤再次稱量E的質(zhì)量為346.9g。
試回答下列問題:
(8)請將步驟④補(bǔ)充完整。
(9)B裝置的作用是
吸收空氣中的二氧化碳
吸收空氣中的二氧化碳
。
(10)下列各項(xiàng)措施中,能提高測定準(zhǔn)確度的是
AE
AE
(填字母)。
A.緩慢滴加稀硫酸
B.在B、C之間增加裝有濃硫酸的洗氣瓶
C.將D、E裝置調(diào)換順序
D.去除F裝置
E.在步驟⑤之前,再次打開彈簧夾K
1,在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的空氣
(11)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算碳酸鋰粗產(chǎn)品的純度。(寫出計(jì)算過程)