Question

（12 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。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與鹽酸反應的離子方程式為：FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl42－＋2H2O。

（1）若在實驗室中煅燒固體混合物，會用到多種硅酸鹽質的儀器，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）生產中利用濾渣A制備半導體的反應是 。

（3）濾液B中TiOCl42－轉化生成TiO2的離子方程式是 。

（4）反應②中固體TiO2轉化成(NH4)2Ti5O15溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度有關，反應溫度過高時，Ti元素浸出率會下降，其原因是 。

（5）寫出由濾液D生成FePO4的離子方程式 。由濾液D制備LiFePO4的過程中，所需雙氧水與H2C2O4的物質的量比是 。

 

Answer 1

(1)坩堝 往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次。

(2)2C＋SiO2Si＋2CO↑ (3)TiOCl42－＋H2OTiO2↓＋2H＋＋4Cl－

(4)溫度過高時，反應物氨水(或雙氧水)會受熱分解 (5)2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 === 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+，

1∶1

【解析】

試題解析：（1）煅燒固體混合物，用到的硅酸鹽質的儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有坩堝；洗滌沉淀的方法是往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復以上操作2～3次；（2）由于雜質中二氧化硅不溶于鹽酸，所以濾渣A成分是二氧化硅，半導體材料是硅，則由A制半導體的反應是：2C＋SiO2Si＋2CO↑；（3）根據(jù)流程可知，TiOCl42-在溶液中加熱與水反應生成二氧化鈦沉淀，反應的離子方程式為：TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-；（4）由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應生成NH4）2Ti5O15時，溫度過高，雙氧水和氨水都容易分解，所以反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降；（5）濾液D是氯化亞鐵溶液，遇雙氧水和磷酸被氧化為磷酸鐵，離子方程式為：2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 === 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+；因此可得關系式：H2O2～H2C2O4，設雙氧水與草酸 物質的量之比為1∶1。

考點：化學實驗方案的設計與評價