Question

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

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

Answer 1

【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）溫度過高時，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，過濾得到徹底TiO2，加入過氧化氫和氨水反應(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，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，溫度過高，雙氧水和氨水都容易分解，所以反應(yīng)溫度過高時，Ti元素浸出率下降，故答案為：溫度過高時，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。