【題目】(14分)Li4Ti3O12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Fe TiO3 , 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)TiO2xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實驗結(jié)果如下表所示:

溫度/℃

30

35

40

45

50

TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率/%

92

95

97

93

88

分析40℃時TiO2xH2O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②”中c(Mg2+)=0.02molL1 , 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+)=1.0×105 , 此時是否有Mg3(PO42沉淀生成?(列式計算).FePO4、Mg3(PO42的分別為1.3×1022、1.0×1024
(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式

【答案】
(1)100℃,2h,90℃,5h
(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)c(PO43)= =1.0×1017mol/L,Qc[Mg3(PO42]=( 3×(1.0×1017mol/L)2=1.69×1040<Ksp=1.0×1024 , 則無沉淀生成
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2
【解析】(1)由圖可知,當鐵的凈出率為70%時,100℃時用時間最少,所采用的實驗條件為選擇溫度為100℃,
故答案為:選擇溫度為100℃;(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42形式存在,相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl=Fe2++TiOCl42+2H2O,
故答案為:FeTiO3+4H++4Cl=Fe2++TiOCl42+2H2O;(3)40℃時TiO2xH2O轉(zhuǎn)化率最高,因溫度高反應(yīng)速率加快,但溫度過高過氧化氫分解、氨水易揮發(fā),影響轉(zhuǎn)化率,故答案為:溫度高反應(yīng)速率加快,但溫度過高過氧化氫分解、氨水易揮發(fā),影響轉(zhuǎn)化率;(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,Li的化合價為+1價,由化合價的代數(shù)和為0可知,O元素的負價代數(shù)和為22,設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,則(x×2)×1+(15﹣x×2)×2=22,解得x=4,故答案為:4;(5)Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×105 , 由Ksp(FePO4),可知c(PO43)= =1.0×1017mol/L,Qc[Mg3(PO42]=( 3×(1.0×1017mol/L)2=1.69×1040<Ksp=1.0×1024 , 則無沉淀生成,
故答案為:c(PO43)= =1.0×1017mol/L,Qc[Mg3(PO42]=( 3×(1.0×1017mol/L)2=1.69×1040<Ksp=1.0×1024 , 則無沉淀生成;(6)“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑,
故答案為:2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑.
用鈦鐵礦(主要成分為Fe TiO3 , 還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制備Li4Ti3O12和LiFePO4 , 由制備流程可知,加鹽酸過濾后的濾渣為SiO2 , 濾液①中含Mg2+、Fe2+、Ti4+ , 水解后過濾,沉淀為TiO2 . xH2O,與雙氧水反應(yīng)Ti元素的化合價升高,生成(NH42Ti5O15 , 與LiOH反應(yīng)后過濾得到Li2Ti5O15 , 再與碳酸鋰高溫反應(yīng)生成Li4Ti3O12;水解后的濾液②中含Mg2+、Fe2+ , 雙氧水可氧化亞鐵離子,在磷酸條件下過濾分離出FePO4 , 高溫煅燒②中發(fā)生2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 LiFePO4+H2O+3CO2↑,以此來解答.

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】化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體,一種合成G的路線如下:

已知以下信息:
①A的核磁共振氫譜為單峰;B的核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為6:1:1.
②D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫;1molD可與1mol NaOH或2mol Na反應(yīng).
回答下列問題:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為
(2)B的化學(xué)名稱為
(3)C與D反應(yīng)生成E的化學(xué)方程式為
(4)由E生成F的反應(yīng)類型為
(5)G是分子式為
(6)L是D的同分異構(gòu)體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),1mol的L可與2mol的Na2CO3反應(yīng),L共有種;其中核磁共振氫譜為四組峰,峰面積比為3:2:2:1的結(jié)構(gòu)簡式為、

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(15分)化合物H是一種用于合成γ﹣分泌調(diào)節(jié)劑的藥物中間體,其合成路線流程圖如下:

(1)C中的含氧官能團名稱為
(2)D→E 的反應(yīng)類型為
(3)寫出同時滿足下列條件的C的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:
①含有苯環(huán),且分子中有一個手性碳原子;②能發(fā)生水解反應(yīng),水解產(chǎn)物之一是α﹣氨基酸,另一水解產(chǎn)物分子中只有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫.
(4)G 的分子式為C12H14N2O2 , 經(jīng)氧化得到H,寫出G的結(jié)構(gòu)簡式:
(5)已知: (R代表烴基,R'代表烴基或H) 請寫出以 和(CH32SO4為原料制備 的合成路線流程圖(無機試劑任用,合成路線流程圖示例見本題題干).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有碳等雜質(zhì),焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣),下列說法正確的是(  )

A.①、②、③中依次盛裝KMNO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液
B.管式爐加熱前,用試管在④處收集氣體并點燃,通過聲音判斷氣體濃度
C.結(jié)束反應(yīng)時,先關(guān)閉活塞K,再停止加熱
D.裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列敘述中不正確的是(

A. 化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)能量變化的主要原因

B. 化學(xué)鍵存在所有單質(zhì)和化合物中

C. 含有共價鍵的化合物不一定是共價化合物

D. N2分子中含有的共價鍵很強,故N2分子比較穩(wěn)定

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(15分)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.回答下列問題:
(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對應(yīng)的輻射波長為nm(填標號).
A.404.4
B.553.5
C.589.2
D.670.8
E.766.5
(2)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)的最高能層的符號是 , 占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為 . K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低,原因是
(3)X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在I3+離子.I3+離子的幾何構(gòu)型為 , 中心原子的雜化類型為
(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu),邊長為a=0.446nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示.K與O間的最短距離為nm,與K緊鄰的O個數(shù)為
(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于位置,O處于位置.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某市醫(yī)學(xué)院研發(fā)出一種新型的補鐵藥品.該藥品的有效成分是琥珀酸亞鐵(暗黃色,難溶于水,易溶于HCl).為了檢測該藥品中的Fe2+ , 某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖實驗步驟:
(1)A溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式是 . 加入A溶液后,不等加入新制氯水就產(chǎn)生淺紅色的原因是 . 加入新制氯水之后的變化用離子方程式表示是 , 因產(chǎn)生Fe3+ , 溶液變成血紅色.
(2)生成的血紅色溶液放置時間過長,會最終褪色.甲同學(xué)猜想是Fe3+被還原成Fe2+導(dǎo)致褪色.證明甲同學(xué)的猜想不合理的實驗操作是取少量褪色溶液,滴加 , 觀察到現(xiàn)象即可證明.
(3)乙同學(xué)為檢測藥品中Fe的含量,設(shè)計并進行了如下實驗: ①取樣、碾碎,精確稱取2.0g,加入過量鹽酸,攪拌使其完全溶解;
②向所得溶液中加入過量H2O2溶液,再加入氨水至不再產(chǎn)生沉淀;
③將所得固體灼燒至恒重,得到0.8g純凈的紅棕色粉末.
則該藥品中鐵的質(zhì)量分數(shù)為

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列事實與氫鍵無關(guān)的是(

A. NH3分子極易溶于水B. 水結(jié)成冰體積膨脹,密度變小

C. 水加熱到很高的溫度都難以分解D. 水的沸點比H2S的沸點高

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】食鹽是一種常用的食品添加劑。新鮮魚、肉用食鹽腌漬后可以延長保存期,是因為 (  )
A.NaCl中的Cl有殺菌作用
B.濃食鹽水中含O2少,細菌無法生存
C.由于滲透作用使細菌失水死亡
D.由于滲透作用使魚、肉細胞失水

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