Question

锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点。磷酸铁锂则是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(图中简称废料，成份为LiFePO₄、碳粉和铝箔)进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①FePO₄可溶于稀H₂SO₄，不溶于水和其他的酸。

②Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g

373K下，Li₂CO₃的溶解度为0.72g

③K_sp[Al(OH)₃]=10^-32   K_sp[Fe(OH)₃]=4×10^-38

（1）可以提高操作1浸出率的方法有(写出3种)                。

（2）完成操作3中的离子方程式：             。

（3）该锂电池充电时的正极反应式：                    。

（4）操作4中应选择试剂            将溶液调节pH值至         。

（5）沉淀C的成分           

（6）磷酸铁也可以通过电解法制备，如右图，请完成制备过程的总反应离子方程式：             。

Answer

（1）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；

（2）2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O（3）FePO4 + Li+ + e- ＝ LiFePO4

（4）NaOH PH大于等于3.2（5）Li2CO3 （6） Fe2++2H2O2+2PO43-＝2FePO4+2H2O+O2↑

【解析】

试题分析：（1）提高操作1浸出率可以适当升高温度，增大反应物的浓度，延长反应的时间等，故答案为：升温，搅拌，增大浓度，增加时间等；

（2）正极废料中LiFePO4、碳粉和铝箔在加入氢氧化钠溶液时，铝被溶解，滤渣A中含有LiFePO4、碳粉，在操作3中LiFePO4被双氧水氧化，反应的离子方程式为2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O，故答案为：2LiFePO4+H2O2+2H+＝2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O

（3）该锂电池充电时的阳极发生氧化反应，电极反应式为FePO4 + Li+ + e- ＝ LiFePO4，故答案为：FePO4 + Li+ + e- ＝ LiFePO4；

（4）滤液B中含有硫酸铁，操作4是将铁离子沉淀的过程，可以选择试剂氢氧化钠，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38，根据溶解平衡方程式，有c(OH-)===×10-11=1.5874×10-11，因此调节pH至3.2以上，故答案为：NaOH pH≥3.2；

（5）根据流程图，和信息②，沉淀C为Li2CO3，故答案为：Li2CO3；

（6）通过电解法制备磷酸铁，阳极铁与溶液中的双氧水和磷酸二氢铵反应生成磷酸铁和氧气，反应的离子方程式为Fe2++2H2O2+2PO43-＝2FePO4+2H2O+O2↑，故答案为：Fe2++2H2O2+2PO43-＝2FePO4+2H2O+O2↑。

考点：考查了物质的分离和提纯、电解原理的应用的相关知识。