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  • 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______。
    【考点】化学实验方案的评价,离子方程式的书写,原电池的工作原理,电极反应和电池反应方程式
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    难度:中等
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