某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有LiCoO2以及少量Ca、Mg、Fe、Al等)制备Co2O3和Li2CO3.工艺流程如下：已知：①常温下，部分金属离子(Mn+)形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：Mn+Fe2+Al3+Mg2+Ca2+Co2+开始沉淀6.33.89.610.66.6完全沉淀c(Mn+)≤10-68.35.412.012.69.1②Ksp[Mg(OH)2]=10-10回答下列问题：

1. 某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有LiCoO₂以及少量Ca、Mg、Fe、Al等)制备Co₂O₃和Li₂CO_3.工艺流程如下：

已知：①常温下，部分金属离子(Mⁿ⁺)形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

Mⁿ⁺	Fe²⁺	Al³⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Co²⁺
开始沉淀	6.3	3.8	9.6	10.6	6.6
完全沉淀c(Mⁿ⁺)≤10^-6	8.3	5.4	12.0	12.6	9.1

②K_sp[Mg(OH)₂]=10^-10

回答下列问题：

(1) 基态Co原子的价层电子中，未成对电子与成对电子数目的比值为。

(2) “酸浸”时发生反应： $\text{[math]}$ 。

①补充上述离子方程式中的缺项；

②若用盐酸代替草酸进行“酸浸”，可能带来的影响是。

(3) ①滤液2中c(Mg²⁺)mol·L^-1；

②向滤液2中加入NH₄F固体的目的除了沉淀Mg²⁺外，还有。

(4) 滤液3中含金属元素的离子主要是[Co(NH₃)₆]²⁺ ，通入空气发生催化氧化反应过程中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为。

(5) 已知沉锂过程中有气体生成，写出“沉锂”过程中的离子方程式。

(6) 由Li₂CO₃可进一步制备Li₂O，Li₂O的某一种晶胞具有如图所示结构。

①晶胞中O^2-的配位数为；

②设阿伏加德罗常数的值为N_A ， Li₂O晶胞的密度为b $\text{[math]}$ ，则晶胞参数(棱长)为pm。(列出含有字母的表达式)

【考点】

晶胞的计算; 难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质; 物质的分离与提纯; 铁及其化合物的性质实验;

【答案】

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流程题困难

1. 工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如图所示：

已知：(1)锂辉石的主要成分为Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂ ，其中含少量 $\text{[math]}$ 元素。

(2)Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂+H₂SO₄(浓) $\text{[math]}$ Li₂SO₄+Al₂O₃·4SiO₂·H₂O

(3)某些物质的溶解度(S)如下表所示：

T/℃

S(Li₂CO₃)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

S(Li₂SO₄)/g

34.2

32.8

31.9

30.7

回答下列问题：

(1) 从滤渣1中分离出 $\text{[math]}$ 的流程如图所示：

写出生成沉淀的离子方程式：。

(2) 已知滤渣2的主要成分有。

(3) 最后一个步骤中，用“热水洗涤”的目的是。

(4) 工业上，将 $\text{[math]}$ 粗品制备成高纯 $\text{[math]}$ 的部分工艺如下：

a．将 $\text{[math]}$ 溶于盐酸作电解槽的阳极液， $\text{[math]}$ 溶液作阴极液，两者用离子选择性透过膜隔开，用惰性电极电解。

b．电解后向 $\text{[math]}$ 溶液中加入少量 $\text{[math]}$ 溶液并共热，过滤、烘干得高纯 $\text{[math]}$ 。

①a中电解时所用的是(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。

②电解后， $\text{[math]}$ 溶液浓度增大的原因是， $\text{[math]}$ 中生成 $\text{[math]}$ 反应的化学方程式是

(5) 磷酸亚铁锂电池总反应为FePO₄+Li $\text{[math]}$ LiFePO₄ ，电池中的固体电解质可传导 $\text{[math]}$ ，写出该电池放电时的正极反应：。

(6) 铬与铁为同周期元素，某含铬化合物立方晶胞如图所示。Ca和Cr的最近距离为anm，设N_A为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为(填含a、N_A的表达式)g·cm^-3。

流程题普通