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铁锂。其主要工艺流程如下：已知：

Question

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铁锂。其主要工艺流程如下：

已知：2LiAl（SiO₃）₂ + 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                  。

 

Answer 1

（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）