【題目】鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等雜質(zhì)。利用鈦鐵礦制備鋰離子電池電極材料(鈦酸鋰Li4Ti5O12和磷酸亞鐵鋰LiFePO4)的工業(yè)流程如下圖所示:

已知:FeTiO3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為:FeTiO3+4H+4Cl=Fe2++TiOCl+2H2O。

(1)若在實(shí)驗(yàn)室中煅燒固體混合物,會(huì)用到多種硅酸鹽質(zhì)的儀器,除玻璃棒、酒精燈、泥三角外,還有________(填儀器名稱)。流程中多次涉及沉淀,則洗滌沉淀的方法是 。

(2)生產(chǎn)中利用濾渣A制備半導(dǎo)體的反應(yīng)方程式是_________________。

(3)濾液B中TiOCl轉(zhuǎn)化生成TiO2的離子方程式是____________________。

(4)反應(yīng)中固體TiO2轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時(shí),Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度有關(guān),反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí),Ti元素浸出率會(huì)下降,其原因是__________ ____。

(5)由濾液D制備LiFePO4的過(guò)程中,所需雙氧水與H2C2O4的物質(zhì)的量比是_________。

【答案】

(1)三角架、坩堝;向漏斗中加水至浸沒沉淀,待水自然流下后,再重復(fù)2-3次;

(2)2C+ SiO22CO + Si;

(3)TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-;

(4)溫度過(guò)高時(shí),反應(yīng)物氨水(或雙氧水)受熱易分解;

(5)1:1。

【解析】

試題分析:鐵礦石加入鹽酸溶解過(guò)濾得到濾渣為二氧化硅,濾液B為MgCl2、CaCL2,F(xiàn)eCl2、TiCl2,加熱促進(jìn)水解,過(guò)濾得到徹底TiO2,加入過(guò)氧化氫和氨水反應(yīng)得到(NH4)2Ti5O15,加入氫氧化鋰溶液得到沉淀Li2Ti5O15加入碳酸鋰煅燒得到鈦酸鋰Li4Ti5O12,濾液D加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子,加入磷酸得到沉淀磷酸鐵,加入碳酸鋰和草酸煅燒得到磷酸亞鐵鋰LiFePO4。

(1)在空氣中灼燒固體混合物D時(shí),所用到的儀器有坩堝、泥三角、三角架、酒精燈,玻璃棒,沉淀的洗滌方法:向漏斗中加水至浸沒沉淀,待水自然流下后,再重復(fù)2-3次,故答案為:三角架、坩堝;向漏斗中加水至浸沒沉淀,待水自然流下后,再重復(fù)2-3次;

(2)由于雜質(zhì)中二氧化硅不溶于鹽酸,所以濾渣A成分是二氧化硅,二氧化硅與碳在高溫下反應(yīng)生成硅和一氧化碳,反應(yīng)方程式為2C+ SiO22CO + Si,故答案為:2C+ SiO22CO + Si;

(3)根據(jù)流程可知,TiOCl42-在溶液中加熱與水反應(yīng)生成二氧化鈦沉淀,反應(yīng)的離子方程式為:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-,故答案為:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-

(4)由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應(yīng)生成(NH4)2Ti5O15時(shí),溫度過(guò)高,雙氧水和氨水都容易分解,所以反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí),Ti元素浸出率下降,故答案為:溫度過(guò)高時(shí),反應(yīng)物氨水(或雙氧水)受熱易分解;

(5)根據(jù)電子守恒,氧化鐵元素轉(zhuǎn)移的電子就等于鐵離子氧化草酸轉(zhuǎn)移的電子數(shù),因此可得關(guān)系式:H2O2~H2C2O4,雙氧水與H2C2O4的物質(zhì)的量比為1:1,故答案為:1:1。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A. 單質(zhì)的沸點(diǎn):ZW

B. 簡(jiǎn)單離子半徑:XW

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2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O;

2Fe(OH)2+I(xiàn)2+2KOH=2Fe(OH)3+2KI;

3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O

復(fù)分解反應(yīng):

2HSCN+K2CO3=2KSCN+CO2↑+H2O;

KCN+CO2+H2O=HCN+KHCO3

熱分解反應(yīng):

4NaClO3NaCl+NaClO4;NaClO4NaCl+2O2

下列說(shuō)法不正確的是

A.熱穩(wěn)定性:NaCl>NaClO4>NaClO

B.還原性(堿性溶液):Fe(OH)2>I2>KIO3

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C. Na+、AlO2、K+、HCO3 D. Al3+、K+、SO42、NO3

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