【題目】[2017新課標(biāo)]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(lái)制備,工藝流程如下:

回答下列問(wèn)題:

(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)__________________。

(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,寫(xiě)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(shí)驗(yàn)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(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因__________________。

(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)_________________。

(5)若“濾液”中,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使恰好沉淀完全即溶液中,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成? (列式計(jì)算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為。

(6)寫(xiě)出“高溫煅燒”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++ + 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(guò)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(shí),c()=mol·L1=1.3×10–17 mol·L1,c3(Mg2+)×c2()=(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40<Ksp [Mg3(PO4)2],因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀。

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

【解析】(1)由圖示可知,“酸浸”時(shí)鐵的凈出率為70%時(shí),則應(yīng)選擇在100、2h,90,5h下進(jìn)行;

(2)“酸浸”時(shí)用鹽酸溶解FeTiO3生成時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl=Fe2++ + 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(guò)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(jià),O為–2價(jià),Ti為+4價(jià),過(guò)氧根()中氧元素顯–1價(jià),設(shè)過(guò)氧鍵的數(shù)目為x,根據(jù)正負(fù)化合價(jià)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()=1.3×10–2,則c()==1.3×10–17 mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)×c2()=(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.69×10–40<1.0×1024,則無(wú)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(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】

燒杯 坩堝 錐形瓶 蒸發(fā)皿 試管 燒瓶 表面皿

A. ②④⑤ B. ①⑥⑦ C. ③④⑥ D. ①③⑥

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】為驗(yàn)證氧化性Cl2>Fe3+> SO2,某小組用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗(yàn))。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

I.打開(kāi)彈簧夾K1K4,通入一段時(shí)間N2,再將T型導(dǎo)管插入B中,繼續(xù)通入N2,然后關(guān)閉K1、K3、K4。

.打開(kāi)活塞a,滴加一定量的濃鹽酸,給A加熱。

.當(dāng)B中溶液變黃時(shí),停止加熱,關(guān)閉K2

.打開(kāi)活塞b,使約2 mL的溶液流入D試管中,檢驗(yàn)其中的離子。

V.打開(kāi)K3和活塞c,加入70%的硫酸,一段時(shí)間后關(guān)閉K3。

.更新試管D,重復(fù)過(guò)程,檢驗(yàn)B溶液中的離子。

1)過(guò)程I的目的是____。

2)檢驗(yàn)B中溶液是否還有Fe2+的方法之一是:取少量B中溶液于試管中,滴加幾滴含有+3價(jià)鐵元素的配合物溶液,會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀.寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式____

3)若向第IIIB中的黃色溶液中通入H2S氣體,會(huì)觀(guān)察到有淡黃色沉淀生成,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式____

4)若將制取的SO2通入硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可使溶液褪色,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

5)甲、乙、丙三位同學(xué)分別完成了上述實(shí)驗(yàn),結(jié)論如下表所示。他們的檢測(cè)結(jié)果一定不能夠證明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是____(填、)。


過(guò)程,B溶液中含有的離子

過(guò)程,B溶液中 含有的離子


Fe3+無(wú)Fe2+

SO42-


既有Fe3+又有Fe2+

SO42-


Fe3+無(wú)Fe2+

Fe2+

6)將B中的FeCl2溶液換成100 mLFeBr2溶液并向其中通入112 LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),若溶液中有1/2Br被氧化成單質(zhì)Br2,則原FeBr2溶液中FeBr2的物質(zhì)的量濃度為____ mol/L

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】植物油廠(chǎng)想要提取大豆中豐富的油脂,下列方案設(shè)計(jì)合理的是(  )

A.將大豆用水浸泡,使其中的油脂溶于水,然后再分餾

B.先將大豆壓成顆粒狀,再用無(wú)毒的有機(jī)溶劑浸泡,然后對(duì)浸出液進(jìn)行蒸餾分離

C.將大豆用堿溶液處理,使其中的油脂溶解,然后再蒸發(fā)出來(lái)

D.將大豆粉碎,然后隔絕空氣加熱,使其中的油脂揮發(fā)出來(lái)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】化學(xué)平衡問(wèn)題研究對(duì)象主要是

A.化學(xué)反應(yīng)B.可逆反應(yīng)C.離子反應(yīng)D.氣態(tài)物質(zhì)的反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O俗稱(chēng)莫爾鹽,淺綠色晶體,是化學(xué)定量分析中的常用試劑。其分解情況復(fù)雜,某課題組通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)獱桘}隔絕空氣加熱時(shí)的分解產(chǎn)物。

⑴分解裝置A應(yīng)選用_________(填“①”或“②”)。

① ②

若實(shí)驗(yàn)中A裝置中的固體變?yōu)榧t棕色,則固體產(chǎn)物中含有_____;C裝置中紅色褪去,說(shuō)明氣體產(chǎn)物中含有______;C裝置后應(yīng)連裝置D(未畫(huà)出),其作用是_______。

若想利用上述裝置證明分解產(chǎn)物中含有氨氣,只需更換B、C中的試劑即可,則更換后的試劑為B_____________、C______________(填序號(hào))。

①堿石灰 ②無(wú)水氯化鈣 ③酚酞溶液 ④稀硫酸

某同學(xué)認(rèn)為莫爾鹽分解還可能會(huì)生成N2、SO3,擬從下列裝置中選擇合適的裝置加以證明,則正確的連接順序是A、_____、_____、E,反應(yīng)一段時(shí)間后,再接_______。

⑸若實(shí)驗(yàn)證實(shí)(2)(3)的猜想是正確的,(4)中的氣體產(chǎn)物只有一種,另外只有水生成,則據(jù)此推測(cè)的莫爾鹽分解反應(yīng)的化學(xué)方程式可能為 ____________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】設(shè)NA為阿伏加徳羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法不正確的是( )

A. 9.2g NO2和N2O4的混合物中含氮原子數(shù)目為0.2NA

B. 常溫常壓下,35.5g Cl2與足量的NaOH溶液完全反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA

C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24LNH3與1.6gCH4分子中所含電子數(shù)目均為NA

D. 已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ mol-1,當(dāng)生成NA個(gè)NH3分子時(shí),反應(yīng)放出的熱量小于46.2kJ

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】將少量金屬鈉投入到氯化鐵溶液中,產(chǎn)物是

A. Fe(OH)3、NaCl,H2

B. Fe,NaCl

C. NaOH、H2

D. H2、NaCl、NaOH

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在1L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g),發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

溫度/℃

起始時(shí)物質(zhì)的量/mol

平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol

n(X)

n(Y)

n(M)

700

0.10

0.10

0.09

800

0.20

0.20

0.10

800

0.20

0. 30

a

900

0.10

0.15

b

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A. 實(shí)驗(yàn)①中,若5min時(shí)測(cè)得n(M) =0.05mol,則0至5min時(shí)間內(nèi),用N表示的平均反應(yīng)速率v(N) =0.01 mol/( L·min)

B. 實(shí)驗(yàn)②中,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 1.0

C. 實(shí)驗(yàn)③中,達(dá)到平衡時(shí),X的轉(zhuǎn)化率為60%

D. 實(shí)驗(yàn)④中,達(dá)到平衡時(shí),b>0.06

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