锂离子电池正极材料需要纯度较高的硫酸锰,目前工业硫酸锰中杂质\(\rm{(}\)钙、镁、铁等\(\rm{)}\)含量高,利用下图流程可制取纯度较高的硫酸锰溶液。
反应\(\rm{①}\)使杂质生成氟化物的沉淀,对反应\(\rm{①}\)前后的杂质含量检测结果\(\rm{(}\)以\(\rm{350g/LMnSO_{4}}\)计\(\rm{)}\)如下:
杂质 | 净化前\(\rm{/g}\) | 净化后\(\rm{/g}\) | 去除率\(\rm{/\%}\) |
\(\rm{Fe^{2+}}\)、\(\rm{Fe^{3+}}\) | \(\rm{0.001 275}\) | \(\rm{0.001 275}\) | \(\rm{—}\) |
\(\rm{Ca^{2+}}\) | \(\rm{0.490 000}\) | \(\rm{0.021 510}\) | \(\rm{95.61}\) |
\(\rm{Mg^{2+}}\) | \(\rm{0.252 000}\) | \(\rm{0.025 100}\) | \(\rm{90.04}\) |
\(\rm{(1)}\)滤渣\(\rm{x}\)中含有的物质是______。
\(\rm{(2)}\)试分析钙镁去除结果不同的原因:______。
\(\rm{(3)}\)在滤液中加入\(\rm{KMnO_{4}}\)可以将\(\rm{Fe^{2+}}\)氧化为\(\rm{Fe^{3+}}\),同时生成\(\rm{Mn^{2+}}\)。该反应的离子方程式为______。
\(\rm{(4)}\)已知:生成氢氧化物沉淀的\(\rm{pH}\),根据表中数据解释流程中\(\rm{②}\)的目的:______。
| \(\rm{Fe(OH)_{2}}\) | \(\rm{Fe(OH)_{3}}\) | \(\rm{Mn(OH)_{2}}\) |
开始沉淀时 | \(\rm{6.3}\) | \(\rm{1.5}\) | \(\rm{8.3}\) |
完全沉淀时 | \(\rm{8.3}\) | \(\rm{2.8}\) | \(\rm{9.8}\) |
注:金属离子的起始浓度为\(\rm{0.1mol/L}\)
\(\rm{(5)}\)进一步研究表明,如果反应\(\rm{①}\)后不过滤直接加入\(\rm{KMnO_{4}}\),同时控制加入的量,反应后调节\(\rm{pH}\),然后再过滤,可以进一步提高钙镁的去除率。对钙镁去除率提高的原因有如下假设:
假设Ⅰ:\(\rm{Fe^{2+}}\)与\(\rm{MnO_{4}^{−}}\)生成了\(\rm{Fe^{3+}}\),\(\rm{Fe^{3+}}\)水解生成的\(\rm{Fe(OH)_{3}}\)吸附了沉淀物;
假设Ⅱ:\(\rm{Mn^{2+}}\)与\(\rm{MnO_{4}^{−}}\)反应生成的活性\(\rm{MnO_{2}}\)吸附了沉淀物。
选择适当的无机试剂,设计实验验证假设是否成立______。
\(\rm{(6)}\)锂离子电池充放电过程中,锂离子在正极和负极之间来回移动,就像一把摇椅,称“摇椅式电池”。典型的锂离子电池工作原理如下图所示。
\(\rm{①}\)放电时\(\rm{Li}\)\(\rm{{\,\!}^{+}}\)
的移动方向从______极到______极\(\rm{(}\)填“\(\rm{a}\)”或“\(\rm{b}\)”\(\rm{)}\) \(\rm{②}\)已知电极总反应:\(\rm{LiCoO_{2}+C \underset{充电}{\overset{放电}{⇌}} Li_{1−x}CoO_{2}+CLix}\),写出放电时正极的电极反应式______。