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题目
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磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO32(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下:

已知:2LiAl(SiO32 + H2SO4(浓)  Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓
温度/℃
20
40
60
80
溶解度(Li2CO3)/g
1.33
1.17
1.01
0.85
溶解度(Li2SO4)/g
34.2
32.8
31.9
30.7
 
(1)从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式         

(2)滤渣Ⅱ的主要成分是:            (填化学式)。
(3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是             
                                                                 
(4)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式                        
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li。试写出该电池放电时的正极反应:                            。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极),当电解池两极共有4480mL气体(标准状况)产生时,该电池消耗锂的质量为                 
答案
(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+   (2分)
(2)Mg(OH)2、CaCO3(共4分,对一个得2分,答错不得分,但不倒扣分)
(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(2分)
(4)2FePO4+ Li2CO3+2C  2LiFePO4+3CO↑(2分)
(5)FePO4+Li++e-=LiFePO4(2分);1.4g(2分)
解析

试题分析:(1)由已知化学方程式可知,滤渣Ⅰ的主要成分是Al2O3·4SiO2·H2O,要通过灼烧沉淀生成氧化铝,故沉淀为氢氧化铝,则必须加入过量的弱碱,如氨水;(2)锂辉石LiAl(SiO32(含少量Ca2+、Mg2+的盐),故用氢氧化钠先中和过量的浓硫酸,再调高pH值,使镁离子变成氢氧化镁沉淀析出,钙离子则通过加入碳酸钠,生成碳酸钙沉淀析出,故滤渣Ⅱ的主要成分是Mg(OH)2、CaCO3;(3)由表中数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,故通过热水洗涤可减少碳酸锂的损失;(4)因加入过量碳粉,故碳粉必定不能完全反应,因此生成一氧化碳,而非二氧化碳,根据得失电子守恒进行配平;(5)电池放电时,正极发生还原反应,电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4;当电解饱和食盐水时,阳极为氯离子在放电,产生氯气,阴极为氢离子在放电,产生氢气,当两极共有4480mL气体产生,即0.1mol氯气和0.1mol氢气,转移0.2mol电子,相当于消耗0.2mol的锂,质量为1.4g。
点评:化工生产跟人类的生活息息相关,它是化学在现实生活中的最有用的应用,近年来化工生产在高考中的分量逐渐增大,考生在备考过程中应注意联系实际,学以致用。难度较大。
核心考点
试题【磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚】;主要考察你对无机非金属材料等知识点的理解。[详细]
举一反三
海水资源丰富,海水淡化问题已成为科学家的主要研究方向,若实行海水淡化来供应饮用水,下列方法不正确的是 (   )      
A.利用太阳能,将海水蒸馏淡化
B.加入明矾,使海水的盐份沉淀并淡化
C.通直流电,采用电渗透法使海水淡化
D.通过离子交换膜,除去所含的盐分使海水淡化

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下列金属通常采用加热分解的方法来冶炼的是 (     )
A.NaB.AlC.FeD.Ag

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从海水提取镁和溴的流程如下,请回答相关问题。
(1)从海水中提取镁的流程如下图所示(框图中是主要产物):

i.海水进入沉淀池前,对海水进行处理有以下两种方案:
方案一:将晒盐后的卤水通入沉淀池;
方案二:将加热蒸发浓缩后的海水通入沉淀池。
你认为方案________更合理,理由是_________________________________________。
ii.反应①的离子方程是________________________________________________。
反应②的化学方程式是_______________________________________________。
(2)从海水中提取溴的流程如下图所示(框图中是主要产物):

i.过程①中,加入的试剂是___________。
ii.过程②中,向混合液中吹入热空气,将溴吹出,用纯碱吸收,吹入热空气的目的是______________________________________________________________________。
iii.过程③中反应的化学方程式是____________________________________________。
iv.若最终得到的溴单质中仍然混有少量的Cl2,则除去该杂质的方法是__________________________________________________(结合离子方程式回答)。
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下表中金属的冶炼原理与方法不匹配的是 (    )      
 
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg + O2
热分解法
B

电解法
C
Cu2S+ O22Cu + SO2
热分解法
D
Fe2O3 + 2Al2 Fe  + Al2O3
热还原法

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下面列举的能源中属于二次能源的是
A.电能、蒸汽 B.电能、水能
C.蒸汽、风能 D.煤、石油

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