Question

（16分）2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只，锂电池消耗量巨大，对不可再生的金属资源的消耗是相当大的，回收利用锂资源成为重要课题。某研究小组对某废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiMn₂O₄、石墨粉和铝箔)进行回收研究，工艺流程如下：

已知：Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g。
（1）废料在用NaOH溶液浸取之前需要进行粉碎操作，其目的是              。
（2）废旧电池可能由于放电不完全而残留有锂单质，为了安全对拆解环境的要求______ __                  。
（3）写出反应④生成沉淀X的离子方程式：
                                           。
（4）己知LiMn₂O₄中Mn的化合价为+3和+4价，写出反应②的离子反应方程式：
                                           。
（5）生成Li₂CO₃的化学反应方程式为______                            __。已知Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应_         _。

Answer 1

（1）增大接触面积，加快反应速率（2分）
（2）隔绝空气和水分（2分）
(3)CO₂+AlO₂^–+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^–（3分）
(4)4 LiMn₂O₄+4 H⁺+O₂=8MnO₂+4 Li⁺+2H₂O（4分）
(5) Li₂SO₄+Na₂CO₃＝Na₂SO₄+Li₂CO₃↓ （3分）   趁热过滤（2分）

（1）进行粉碎操作可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。
（2）锂是活泼的金属，极易和水及氧气反应，所以需要隔绝空气和水分。
（3）滤液中含有偏铝酸钠，所以通入CO₂能生成氢氧化铝沉淀，方程式为CO₂+AlO₂^–+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃^–。
（4）LiMn₂O₄中Mn的化合价为+3和+4价，则+3价的被氧化生成二氧化锰，方程式为4 LiMn₂O₄+4 H⁺+O₂=8MnO₂+4 Li⁺+2H₂O。
（5）Li₂CO₃的溶解度小于硫酸锂的，因此硫酸锂和碳酸钠反应可以生成碳酸锂沉淀，所以方程式为Li₂SO₄+Na₂CO₃＝Na₂SO₄+Li₂CO₃↓。由于Li₂CO₃在水中的溶解度随着温度升高而减小，最后一步过滤时应趁热过滤。