【題目】(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備,工藝流程如下:

回答下列問題:

(1)“酸浸”實驗中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的凈出率為70%時,所采用的實驗條件為___________________。

(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42-形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。

(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實驗結(jié)果如下表所示:

溫度/

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%

92

95

97

93

88

分析40 時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為__________________。

(5)若“濾液”中c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?___________(列式計算)。

FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

(6)寫出“高溫煅燒”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式 。

【答案】(1)溫度應(yīng)控制在90-100

(2)FeTiO3+ 4H++4Cl = Fe2++ TiOCl42 + 2H2O

(3)低于40,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降

(4)4

(5)Fe3+恰好沉淀完全時,c()=mol·L1=1.3×10-17 mol·L1,c3(Mg2+)×c2(PO43-)=(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40<Ksp [Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀。

(6)2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O+ 3CO2

【解析】(1)由圖示可知,“酸浸”時鐵的凈出率為70%時所需要的時間最短,速率最快,則應(yīng)選擇在100、2h,90,5h下進行;

(2)“酸浸”時用鹽酸溶解Fe TiO3生成TiOCl42時,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+ 4H++4Cl = Fe2++ TiOCl42 + 2H2O;

(3)溫度是影響速率的主要因素,但H2O2在高溫下易分解、氨水易揮發(fā),即原因是低于40,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降;

(4)Li2Ti5O15中Li為+1價,O為-2價,Ti為+4價,過氧根(O22-)中氧元素顯-1價,設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,根據(jù)正負化合價代數(shù)和為0,可知(+1)×2+(+4)×5+(-2)×(15-2x)+(-1)×2x=0,解得:x=4;

(5)Ksp[FePO4]=c(Fe3+)×c(PO43-)=1.3×10-2,則c(PO43-)==1.3×10-17mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)×c2(PO43-)=(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.69×10-40<1.0×10—34,則無沉淀。

(6)高溫下FePO4與Li2CO3和H2C2O4混合加熱可得LiFePO4,根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O+ 3CO2。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于有機物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的說法正確的是(  )

A. 石油的分餾、裂化和煤的氣化、液化、干餾都是化學(xué)變化

B. 乙酸乙酯和油脂互為同系物

C. 甲烷、苯、乙醇、乙酸和乙酸乙酯在一定條件下都能發(fā)生取代反應(yīng)

D. 蔗糖、油脂、蛋白質(zhì)都能發(fā)生水解反應(yīng),都屬于天然有機高分子化合物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列離子方程式正確的是

A. 硫酸鈣懸濁液中加入碳酸鈉:CaSO4(s) + CO32-(aq)=CaCO3(s) + SO42-(aq)

B. 醋酸銨溶于水:CH3COONH4+ H2OCH3COOH + NH3·H2O

C. 硫酸氫鈉溶液中滴入氫氧化鋇溶液呈中性:HSO4+ OH=SO42-+ H2O

D. 碳酸氫鈉水解:HCO3+ H2OH3O++ CO32-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】I.下圖為相互串聯(lián)的三個裝置,試回答:

(1)若利用乙池在鐵片上鍍銀,則B是_________(填電極材料),電極反應(yīng)式是_________;應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是_____________。

(2)若利用乙池進行粗銅的電解精煉,則________極(填“A”或“B”)是粗銅,若粗銅中還含有Au、Ag、Fe,它們在電解槽中的存在形式和位置為_____________________。

(3)丙池滴入少量酚酞試液,電解一段時間___________(填“C”或“Fe”)極附近呈紅色。

(4)寫出甲池負極的電極反應(yīng)式:________________________________。若甲池消耗3.2gCH3OH氣體,則丙池中陽極上放出的氣體物質(zhì)的量為______________

II.(5)請利用反應(yīng)Fe +2Fe3+= 3Fe2+設(shè)計原電池。

設(shè)計要求:①該裝置盡可能提高化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率;

②材料及電解質(zhì)溶液自選,在圖中做必要標(biāo)注;

③畫出電子的轉(zhuǎn)移方向。____________________________________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】CO2經(jīng)催化加氫可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa時,按n(CO2)n(H2)=l3投料,測得不同溫度下平衡時體系中各物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖。下列敘述不正確的是

A.該反應(yīng)的H<0

B.曲線b代表H2O

C.N點和M點所處狀態(tài)的c(H2)不一樣

D.其他條件不變,T1、0.2 MPa下反應(yīng)達平衡時c(H2)比M點大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】為了避免青銅器生成銅綠,以下方法正確的是 (  )

A.將青銅器放在銀質(zhì)托盤上B.將青銅器與直流電源的正極相連

C.將青銅器保存在潮濕的空氣中D.在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列有關(guān)硅的說法不正確的是(

A. 硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的常用材料

B. 硅的導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料

C. 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)

D. 加熱到一定程度時,硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】乙二酸二乙酯(D)可由石油氣裂解得到的烯烴合成;卮鹣铝袉栴}:

(1)B和A為同系物,B的結(jié)構(gòu)簡式為_______。

(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為___________,其反應(yīng)類型為__________。

(3)反應(yīng)③的反應(yīng)類型為____________。

(4)C的結(jié)構(gòu)簡式為___________。

(5)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為______。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】關(guān)于元素周期表的說法正確的是

A. 元素周期表有8個主族 B. ⅠA族的元素全部是金屬元素

C. 元素周期表有7個周期 D. 短周期是指第一、二周期

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