LiMn2O4是一种无污染、成本低的锂离子电池电极材料，某研究小组利用柠檬酸配合法制备Li...

LiMn2O4是一种无污染、成本低的锂离子电池电极材料，某研究小组利用柠檬酸配合法制备LiMn2O4。

(1)按一定配比将醋酸锂(CH3COOLi)和醋酸锰[(CH3COO)2Mn]溶液混合后，加入柠檬酸(分子式C6H8O7)溶液中配成混料。用6 mol·L－1氨水调节pH至6.5～9，在75℃～85℃水浴中加热，制得柠檬酸配合物(其中Mn为+2价)。装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。

①滴液漏斗中a管的作用是________。

②实验室用14.8 mol·L－1浓氨水配制250 mL 6mol·L－1的氨水需要的仪器有胶头滴管、烧杯、玻璃棒、量筒、________。

③调节pH至6.5～9是为了促进柠檬酸电离。pH不能大于9的原因是______。

④用水浴加热的目的是__________。

(2)将制得的配合物在烘箱中真空干燥得到固态柠檬酸配合物前驱体，研磨后焙烧，得LiMn2O4。

①柠檬酸配合物前驱体应放在_______(填仪器名称)中焙烧。

②焙烧需要在空气中进行的原因是__________。

③焙烧产生的气体是________。

(3)测定产品中锰的含量：准确称取0.1000 g的产品试样，加入足量浓盐酸溶液加热溶解，驱赶溶液中残留的Cl2，配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液于锥形瓶中用0.02000 mol·L－1EDTA(Mn2+与EDTA按1:1络合)滴定，消耗EDTA溶液的体积V mL。样品中锰的质量分数为_________。

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LiMn2O4是一种无污染、成本低的锂离子电池电极材料，某研究小组利用柠檬酸配合法制备LiMn2O4。

(1)按一定配比将醋酸锂(CH3COOLi)和醋酸锰[(CH3COO)2Mn]溶液混合后，加入柠檬酸(分子式C6H8O7)溶液中配成混料。用6 mol·L－1氨水调节pH至6.5～9，在75℃～85℃水浴中加热，制得柠檬酸配合物(其中Mn为+2价)。装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。

①滴液漏斗中a管的作用是________。

②实验室用14.8 mol·L－1浓氨水配制250 mL 6mol·L－1的氨水需要的仪器有胶头滴管、烧杯、玻璃棒、量筒、________。

③调节pH至6.5～9是为了促进柠檬酸电离。pH不能大于9的原因是______。

④用水浴加热的目的是__________。

(2)将制得的配合物在烘箱中真空干燥得到固态柠檬酸配合物前驱体，研磨后焙烧，得LiMn2O4。

①柠檬酸配合物前驱体应放在_______(填仪器名称)中焙烧。

②焙烧需要在空气中进行的原因是__________。

③焙烧产生的气体是________。

(3)测定产品中锰的含量：准确称取0.1000 g的产品试样，加入足量浓盐酸溶液加热溶解，驱赶溶液中残留的Cl2，配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液于锥形瓶中用0.02000 mol·L－1EDTA(Mn2+与EDTA按1:1络合)滴定，消耗EDTA溶液的体积V mL。样品中锰的质量分数为_________。

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锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料，在工业上可利用软锰矿浆（主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质）吸收含硫烟气（主要成分SO2）制备锰酸锂，生产流程如下：

已知：①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

（1）为提高含硫烟气中SO2的吸收率，可以采取的措施_____________（举一例）。

（2）滤液1中所含金属阳离子有Mn2+、_____________（填离子符号）。

（3）在实际生产中，Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4，反应过程如下：

①升温到515℃时，Li2CO3开始分解产生CO2，同时生成固体A，此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多，可能原因是_________________；

②升温到566℃时，MnO2开始分解产生另一种气体X，X恰好与①中产生的CO2物质的量相等，同时得到固体B。请写出此过程反应的化学方程式___________；

③升温到720℃时，第三阶段反应开始，固体质量逐渐增加，当质量不再增加时，得到高纯度的锰酸锂。请写出该阶段反应的化学方程式_________________。

（4）请补充完整由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案[Al(OH)3在pH≥12时溶解]：边搅拌边向滤液1中________________。（实验中须用到的试剂有：NaOH溶液、H2O2、CO2）

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锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料。工业上利用软锰矿浆吸收含硫烟气（SO2 和O2）制备锰酸锂，生产流程如下：

已知：①软锰矿主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质。

②软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。

③部分氢氧化物沉淀相关的溶液pH如下表：

（1）已知：

下列措施可提高SO2吸收率的是__________（填序号）

a.降低通入含硫烟气的温度　　 b.升高通入含硫烟气的温度

c.减少软锰矿浆的进入量　　　 d.减小通入含硫烟气的流速

（2）加入试剂X能提高产品纯度，则X可以是_____________（填化学式）

（3）加氨水调溶液pH在5～6之间，目的是_______________。

（4）锰酸锂可充电电池的总反应式为：Li1-xMnO2+LixC LiMn2O4+C(x<1)

①放电时，电池的正极反应式为__________________

②充电时，若转移1mole-，则石墨电极将增重__________g。

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锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料，在工业上可利用软锰矿浆（主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质）吸收含硫烟气（主要成分SO2）制备锰酸锂，生产流程如下：

已知：①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。

②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

（1）已知：SO2的吸收率与温度及烟气流速的关系如图。

为提高含硫烟气中SO2的吸收率，可以采取的措施________________。

（2）滤液1中所含金属阳离子有Mn2+、_____________（填离子符号）。

（3）在实际生产中，Li2CO3与MnO2按物质的量之比为1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4。

①升温到515 ℃时，Li2CO3开始分解产生CO2，同时生成固体A，此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多，可能原因是_________________。

②升温到566 ℃时，MnO2开始分解产生另一种气体X，X恰好与①中产生的CO2物质的量相等，同时得到固体B。请写出此过程发生的化学反应方程式_________________。

③升温到720 ℃时，A、B反应，固体质量逐渐增加，当质量不再增加时，得到高纯度的锰酸锂。请写出发生的化学反应方程式_________________。

（4）请补充完整由“滤液1”得到“滤液2”和Al(OH)3的实验方案[Al(OH)3在pH≥12时溶解]：边搅拌边向滤液1中________________。（实验中须用到的试剂有：NaOH溶液、H2O2、CO2）

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镍钴锰酸锂电池是一种高功率动力电池。下列流程采用废旧锂离子电池正极材料（正极一般以铝箔作为基底，两侧均匀涂覆正极材料，正极材料包括一定配比的正极活性物质，如钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等）制备镍钴锰酸锂三元正极材料（））

回答下列问题：

（1）写出正极碱浸过程中的离子方程式：________________；能够提高碱浸效率的方法有____________（至少写两种）。

（2）废旧锂离子电池拆解前进行“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是_________________。

（3）中元素化合价为_______________，其参与“还原”反应的离子方程式为___________。

（4）溶液温度和浸渍时间对钴的浸出率影响如图所示：

则浸出过程的最佳条件是___________________。

（5）已知溶液中的浓度为，缓慢通入氨气，使其产生沉淀，列式计算沉淀完全时溶液的______________________（已知离子沉淀完全时，溶液体积变化忽略不计）

（6）写出“高温烧结固相合成”过程的化学方程式：____________________。

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2019年诺贝尔化学奖颁发给三位开发锂离子电池的科学家。锂离子电池正极材料是决定其性能的关键．

（1）锰酸锂(LiMn2O4)电池具有原料成本低、合成工艺简单等优点。Li+能量最低的激发态离子的电子排布图为________，该晶体结构中含有Mn4+，基态Mn4+核外价层电子占据的轨道数为__________________个。

（2）磷酸铁锂(LiFePO4)电池安全、充电快、使用寿命长，其中P原子的杂化方式为__________________，阴离子的空间结构为__________________。

（3）三元正极材料掺杂Al3+可使其性能更优，第四电离能：Mn__________________Al(填“大于”“小于”)，原因是__________________。

（4）铋化锂被认为是很有潜力的正极材料，晶胞结构如图所示。

①晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格，锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处。晶体的化学式为__________________，图中铋原子坐标参数：A为(0，0，0)，　　 B为(0，1，1)，C为__________________。

②若晶胞参数为anm，则铋原子的半径为__________________nm，八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为__________________nm。

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钠离子电池由于成本低、资源丰富，成为取代锂离子电池在大规模储能领域应用的理想选择。作为钠离子电池的正极材料之一，束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线电极材料成为关注焦点之一。其制备工艺流程如图：

（资料）

①石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质。

②+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表。

（1）K3V2(PO4)3中V的化合价为___。

（2）焙烧时，向石煤中加生石灰，将V2O3转化为Ca(VO3)2。

①为了提高焙烧过程中氧化效率，下述工艺步骤方法合理的是___。

a.在回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量的0.5~2倍

b.焙烧过程中，在焙烧物料中加入辅助剂，增加物料疏松度和透气性

c.窑体进行分段控温

d.调控料层厚度为窑体的2/3高度

②焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________。

（3）实验时将NH4VO3、KOH和H3PO4按物质的量分别为5mmol、7.5mmol、7.5mmol依次溶解于20mL去离子水中，溶液颜色依次为白色浑浊、无色澄清透明和棕红色透明溶液。随后再加入H2C2O4·2H2O，搅拌至溶液变为黄绿色，草酸的量对K3V2(PO4)3形貌的影响如下：

①实验条件下束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线样品制备的最佳条件为___。

②亚硫酸钠是常用的还原剂，但实验中不能用亚硫酸钠代替草酸晶体，原因是___。

（4）加入的草酸晶体是过量的，其中只有的草酸为还原剂，将VO3-还原成VO2+，的草酸以C2O42-的形式存在，此过程中反应的离子方程式为___。

（5）“氩气中煅烧”时，氩气的作用是___。

（6）某工厂利用上述工艺流程，用10t石煤生产束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线0.8064t，若整个过程中钒的总回收率为80%，则石煤中钒元素的质量分数为___。

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2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。LiCoO2是锂离子电池最早使用的电极材料，利用原钴矿(主要成分为Co2O3)制备LiCoO2的工艺流程如图：

资料：在含一定量Cl-的溶液中，Co2+以CoCl42-形式存在：Co2++4C1-CoCl42-

（1）若“X试剂”是稀H2SO4和H2O2，则H2O2的作用是___。

（2）若“X试剂”是盐酸，写出离子反应方程式___。

（3）途径I中加入NaCl固体的目的___(用平衡移动原理解释)。

（4）“沉钴”过程中，为了提高Co2(OH)2CO3的产量，温度不宜过高的原因是___。

（5）已知M是钴的某种氧化物，63.6gCo2(OH)2CO3，煅烧成物质M时转移电子0.4mol，则M的化学式为___；写出“烧结”的化学方程式___。

（6）取mg样品溶于稀硫酸，加入过量KI溶液，再用cmol·L-1Na2S2O3标准液滴定(淀粉溶液做指示剂)，达到滴定终点时，消耗Na2S2O3溶液VmL，则产品中钻元素的百分含量为___。

(有关反应：LiCoO2+4H+=Li++Co3++2H2O，2Co3++2I-=2Co2++I2，I2+2S2O32-=S4O62-+2I-)

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