钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和
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钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和
题型:不详
难度:
来源:
钛铁矿的主要成分为FeTiO
3
(可表示为FeO·TiO
2
),含有少量MgO、CaO、SiO
2
等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li
4
Ti
5
O
12
和磷酸亚铁锂LiFePO
4
)的工业流程如下图所示:
已知:FeTiO
3
与盐酸反应的离子方程式为:FeTiO
3
+4H
+
+4Cl
-
=Fe
2+
+TiOCl
4
2-
+2H
2
O
(1)化合物FeTiO
3
中铁元素的化合价是
。
(2)滤渣A的成分是
。
(3)滤液B中TiOCl
4
2-
转化生成TiO
2
的离子方程式是
。
(4)反应②中固体TiO
2
转化成(NH
4
)
2
Ti
5
O
15
溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是
。
(5)反应③的化学方程式是
。
(6)由滤液D制备LiFePO
4
的过程中,所需17%双氧水与H
2
C
2
O
4
的质量比是
。
(7)若采用钛酸锂(Li
4
Ti
5
O
12
)和磷酸亚铁锂(LiFePO
4
)作电极组成电池,其工作原理为:Li
4
Ti
5
O
12
+3LiFePO
4
Li
7
Ti
5
O
12
+3FePO
4
该电池充电时阳极反应式是
。
答案
(12分,每空2分)
(1)+2
(2)SiO
2
(3)TiOCl
4
2-
+H
2
O
TiO
2
↓+2H
+
+4Cl
-
(4)温度过高时,反应物氨水(或双氧水)受热易分解
(5) (NH
4
)
2
Ti
5
O
15
+2LiOH=Li
2
Ti
5
O
15
↓+2NH
3
·H
2
O(或2NH
3
+2H
2
O)
(6)20/9(1分)
(7)LiFePO
4
– e
-
=FePO
4
+Li
+
(1分)
解析
试题分析:(1)根据题目所给信息:可表示为FeO·TiO
2
,可知Fe的化合价为:+2。
(2)FeTiO
3
、MgO、CaO与HCl反应,剩下的固体只有SiO
2
。
(3)过滤后未加其他反应物,所以TiOCl
4
2-
与H
2
O反应,生成TiO
2
,同时生成H
+
、Cl‾。
(4)TiOCl
4
2-
转化为TiO
2
时,需要加入反应物双氧水、氨水,这两种物质受热易分解。
(5)(NH
4
)
2
Ti
5
O
15
为铵盐,LiOH为强碱,发生复分解反应,根据反应规律,即可写出化学方程式。
(6)分析反应流程,H
2
O
2
把Fe
2+
氧化为Fe
3+
,H
2
C
2
O
4
把Fe
3+
还原为Fe
2+
,H
2
O
2
中O由-1价变为-2价,H
2
C
2
O
4
由+3价变为+4价,根据电子转移总数相等得:m(H
2
O
2
)×17÷200g/mol×2=m(H
2
C
2
O
4
)÷90g/mol×2,得m(H
2
O
2
):m(H
2
C
2
O
4
)= 20/9。
(7)电池充电时阳极反应为失电子反应,LiFePO
4
中Fe失去1个电子,由+2价变为+3价,生成FePO
4
,同时得到Li
+
。
举一反三
用芒硝(Na
2
SO
4 °
10H
2
O)制备纯碱、明矾铵[(NH
4
)
2
Al(SO
4
)
2°
12H
2
O]的生产工艺流程如下图:
(1)溶液C中的溶质主要是_____________
(2)明矾铵的溶液呈_____性,明矾铵可用于净水,用离子方程式说明其原理______________________
(3)过程Ⅰ中的反应温度不能超过40℃,其原因是______________________________
(4)运用化学平衡原理解释Na
2
SO
4
稍过量的原因
(5)若将Al
2
(SO
4
)
3
加入到A中会产生大量的沉淀和气体,导致明矾铵的产量降低,请用离子方程式解释产生该现象的原因是___________________________________________
(6)溶液E中的溶质离子为__________________
(7)已知明矾铵的溶解度随着温度的升高而增大,过程Ⅱ中得到明矾铵的系列实验操作是:
、
、过滤、洗涤、干燥。
题型:不详
难度:
|
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利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO
4
、H
2
SO
4
和少量Fe
2
(SO
4
)
3
、TiOSO
4
],生产铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产步骤如下:
已知:TiOSO
4
可溶于水,在水中可以电离为TiO
2+
和SO
4
2
—
。请回答:
(1)步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作中所用的玻璃仪器是
。
步骤②得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、
。
(1)步骤④的离子方程式是
。
(1)步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是有利于蒸发水以及
。
(1)硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
。
(1)用平衡移动的原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因
。
(1)为测定步骤②中所得晶体中FeSO
4
·7H
2
O的质量分数,取晶体样品a g,溶于稀硫酸配成100.00 mL溶液,取出20.00 mL溶液,用KMnO
4
溶液滴定(杂质与KMnO
4
不反应)。若消耗0.1000 mol•L
-1
KMnO
4
溶液20.00 mL,所得晶体中FeSO
4
·7H
2
O的质量分数为(用a表示)
。
题型:不详
难度:
|
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下列元素的单质在工业上用电解法生产的是
A.氮
B.氯
C.溴
D.碘
题型:不详
难度:
|
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海洋是资源的宝库,海水中几乎存在所有的天然元素。海洋资源化学就是研究从海洋中提取化学物质的学科,除了研究从海洋中提取常量元素外,还研究从海洋中提取微量元素(浓度小于1mg/L)。
(1)海洋中含量最高的卤素元素在周期表中的位置为
;与其同周期相邻且单质为固体的元素原子的核外电子排布式为
。
(2)海洋中元素含量位于前列的元素有氧、氯、钠、镁、硫,其离子半径从大到小的顺序为
(用离子符号表示),其中形成的化合物中能发生潮解的是
(用电子式表示)。
(3)微量元素铍在海水中主要以Be(OH)
+
形式存在,其性质与铝元素相似,目前是从绿宝石(主要成分为铍铝硅酸盐Be
3
Al
2
Si
6
O
18
)中提取,由于铍是航空、电子、汽车等工业不可替代的战略金属材料,因此海水提铍会成为海洋资源化学新的研究方向。请写出:
①铍铝硅酸盐的氧化物形式的化学式:
。
②Be(OH)
+
与强碱溶液反应的离子方程式:
。
(4)下列从海洋中提取或提纯物质的生产或实验流程中,不合理的是
(选填编号)。
a.海水提溴:海水浓缩
溴蒸气
液溴
b.海水提镁:海滩贝壳
石灰乳
MgO
镁
c.海带提碘:海带灼烧
滤液
含碘有机溶液
碘晶体
d.海盐提纯:海盐
精盐
滤液
食盐晶体
题型:不详
难度:
|
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Ⅰ下列说法不正确的是____
。
A.可以利用某些炼钢废渣来生产磷肥
B.具有永久硬度的水主要用加热的方法来进行软化
C.硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用S0
3
转化为H
2
S0
4
时放出的热量
D.合成氨工业原料气净化时,常用碳酸钾溶液吸收除去二氧化碳
Ⅱ下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。
请回答下列问题:
(1)用离子交换膜电解饱和食盐水时,精制的饱和食盐水应该加入到
极室。
(2)已知在离子交换膜电解槽中,理论上每小时通过1安培的直流电,每槽可以产生1.492 g的烧碱,某工厂用300个电解槽串联生产8小时,制得32%的烧碱溶液(密度为1.342×10
3
kg/m
3
)113 m
3
,电解槽的电流强度1.45×l0
4
A,该电解槽的电解效率为
。
(3)示意图中制取NaHC0
3
的化学方程式为
。
(4)有人提出直接加热Mg(OH)
2
得到Mg0,再电解熔融Mg0得金属Mg,这样可简化流程。请判断该方案是否可行,并说明理由
。
题型:不详
难度:
|
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