【題目】(14分)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++ TiOCl42—+2H2O
(1)化合物FeTiO3中鐵元素的化合價(jià)是_______。
(2)濾渣A的成分是_______。
(3)濾液B中TiOCl42-和水反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成TiO2的離子方程式是_______ 。
(4)反應(yīng)②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)溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí),Ti元素浸出率下降的原因_ 。
(5)反應(yīng)③的化學(xué)方程式是 。
(6)由濾液D制備LiFePO4的過(guò)程中,所需17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比是_______。
(7)若采用鈦酸鋰(Li4Ti5O12)和磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)作電極組成電池,其工作原理為:
Li4Ti5O12+ 3LiFePO4Li7Ti5O12+ 3FePO4 該電池充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式是: 。
【答案】(1)+2; (2)SiO2; (3)TiOCl42—+ H2OTiO2↓ + 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)(NH4)2Ti5O15+ 2 LiOH = Li2Ti5O15↓ + 2NH3·H2O(或2NH3+2H2O)
(6)20/9; (7)LiFePO4– e—=FePO4+ Li+
【解析】試題分析:(1)反應(yīng)FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O中,不是非氧化還原反應(yīng),可以判斷鐵元素化合價(jià)為+2價(jià),故答案為:+2;
(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,故答案為:SiO2;
(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)流程圖示可知,反應(yīng)3是(NH4)2Ti5O15與強(qiáng)氧化鋰反應(yīng)生成Li2Ti5O15沉淀和氨水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:(NH4)2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O(或2NH3+2H2O),故答案為:(NH4)2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O(或2NH3+2H2O);
(6)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,設(shè)雙氧水質(zhì)量為x,草酸質(zhì)量為y,
34 90
x×17% y
34y=90×x×17%,x:y=20:9,
17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比為20:9,故答案為:20:9;
(7)充電時(shí),陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),LiFePO4失去電子生成FePO4,電極反應(yīng)為:LiFePO4-e-=FePO4+Li+,故答案為:LiFePO4-e-=FePO4+Li+。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列解釋事實(shí)的離子方程式正確的是 ( )
A.鐵和稀硝酸反應(yīng)制得淺綠色溶液:Fe + 4H + + NO 3-Fe 3+ + NO↑+ 2H 2O
B.向Ca(ClO) 2溶液中通入過(guò)量CO 2制取次氯酸:2ClO-+ H 2O + CO 2 2HClO + CO 32-
C.向酸性KMnO 4溶液中通入SO 2:2MnO 4-+5SO 2+4OH -=2Mn 2++5SO 42-+2H 2O
D.硫酸銅溶液中滴加氫氧化鋇溶液:Ba2++2OH﹣+Cu2++SO42﹣=BaSO4↓+Cu(OH)2↓
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】普及化學(xué)知識(shí)有助于人們樹(shù)立健康的觀念。下列觀念正確的是
A. 天然物質(zhì)都是綠色無(wú)毒的物質(zhì) B. 只飲用純凈水有益人體健康
C. 微量元素只能通過(guò)保健品攝入 D. 禁止吸煙可減少室內(nèi)空氣污染
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某黑色粉末由兩種物質(zhì)組成,為鑒定其成分進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①取少量樣品加入足量冷的稀硫酸,有氣泡產(chǎn)生,固體部分溶解
②另取少量樣品加入足量濃鹽酸并加熱,有氣泡產(chǎn)生,固體全部溶解
該黑色粉末可能為( )
A.Fe、MnO2
B.C,F(xiàn)eS
C.Si、FeO
D.CuO,Ag2S
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】某元素在化學(xué)反應(yīng)中,由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),則該元素( )
A.化合價(jià)降低為零 B.化合價(jià)一定降低
C.可能化合價(jià)降低,也可能化合價(jià)升高 D.化合價(jià)一定升高
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在體積不變的絕熱密閉容器中,一定量SO2與1molO2在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng): △H=-QkJ/mol(Q>0)。當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少0.5mol時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡。下列敘述正確的是
A. 再通入1molO2,平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)不變
B. 降低溫度,正反應(yīng)速率先減小后增大
C. 平衡時(shí)SO2氣體的轉(zhuǎn)化率為50%
D. 該條件下反應(yīng)放出0.5QkJ的熱量
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】硫代硫酸鈉又名“大蘇打”,溶液具有弱堿性和較強(qiáng)的還原性,是棉織物漂白后的脫氯劑,定量分析中的還原劑。硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可由亞硫酸鈉和硫粉通過(guò)化合反應(yīng)制得,裝置如圖1所示。
已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能穩(wěn)定存在,有關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線如圖2所示,
(1)Na2S2O3·5H2O的制備:
步驟1:如圖連接好裝置后(未裝藥品),檢查A、C裝置氣密性的操作是 。
步驟2:加入藥品,打開(kāi)K1、關(guān)閉K2,加熱。裝置B、D中的藥品可選用下列物質(zhì)中的 (填編號(hào))。
A.NaOH溶液 B.濃H2SO4 C.酸性KMnO4溶液 D.飽和NaHCO3溶液
步驟3:C中混合液被氣流攪動(dòng),反應(yīng)一段時(shí)間后,硫粉的量逐漸減少。
步驟4:過(guò)濾C中的混合液,將濾液經(jīng)過(guò)加熱濃縮,趁熱過(guò)濾,再將濾液 、過(guò)濾、洗滌、烘干,得到產(chǎn)品。
(2)Na2S2O3性質(zhì)的檢驗(yàn):向足量的新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液,氯水顏色變淺,檢查反應(yīng)后溶液中含有硫酸根,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(3)常用Na2S2O3溶液測(cè)定廢水中Ba2+濃度,步驟如下:取廢水25.00 mL,控制適當(dāng)?shù)乃岫燃尤胱懔縆2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;過(guò)濾、洗滌后,用適量稀鹽酸溶解。此時(shí)CrO42-全部轉(zhuǎn)化為Cr2O72-;再加過(guò)量KI溶液,充分反應(yīng)后,加入淀粉溶液作指示劑,用0.010 mol·L-1的Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定,反應(yīng)完全時(shí),消耗Na2S2O3溶液18. 00 mL。部分反應(yīng)的離子方程式為:Cr2O72- + 6 I- + 14H+ = 2 Cr3+ + 3 I2 + 7 H2O;I2 + 2 S2O32- = S4O62-+2I-。則該廢水中Ba2+的物質(zhì)的量濃度為 。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】以下實(shí)驗(yàn)或操作不能達(dá)到目的是( )
A.用分液漏斗除去苯中的少量苯酚
B.用氨水鑒別Mg2+和Ag+
C.用水鑒別苯、乙醇、四氯化碳
D.用激光筆檢驗(yàn)淀粉溶液和葡萄糖溶液
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COONa溶液中逐滴加入0.100 0 mol·L-1鹽酸,混合溶液的pH與所加鹽酸體積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.點(diǎn)①所示溶液中:c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(OH-)=c(H+)
B.點(diǎn)②所示溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
C.點(diǎn)③所示溶液中:c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)
D.整個(gè)過(guò)程中:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
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