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和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工业流程如下图所示: 已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为:FeTiO3+4H++4Cl

发布时间：2025-01-14 15:42

学习电池分类: 根据电池类型（铅酸、锂离子等）正确处理 #生活技巧# #环保生活小窍门# #电子垃圾回收#

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和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是       。
（2）滤渣A的成分是           。
（3）滤液B中TiOCl42- 转化生成TiO2的离子方程式是                         。
（4）反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15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LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是      。
（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：Li4Ti5O12＋3LiFePO4Li7Ti5O12＋3FePO4
该电池充电时阳极反应式是                                           。

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（12分，每空2分）
（1）+2
（2）SiO2
（3）TiOCl42-＋H2O TiO2↓＋2H+＋4Cl-
（4）温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解
（5） (NH4)2Ti5O15＋2LiOH＝Li2Ti5O15↓＋2NH3·H2O（或2NH3＋2H2O）
（6）20/9（1分）
（7）LiFePO4 – e-＝FePO4＋Li+（1分）

解析试题分析：（1）根据题目所给信息：可表示为FeO·TiO2，可知Fe的化合价为：+2。
（2）FeTiO3、MgO、CaO与HCl反应，剩下的固体只有SiO2。
（3）过滤后未加其他反应物，所以TiOCl42-与H2O反应，生成TiO2，同时生成H+、Cl?。
（4）TiOCl42- 转化为TiO2时，需要加入反应物双氧水、氨水，这两种物质受热易分解。
（5）(NH4)2Ti5O15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，H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，H2C2O4把Fe3+还原为Fe2+，H2O2中O由-1价变为-2价，H2C2O4由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H2O2)×17÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9。
（7）电池充电时阳极反应为失电子反应，LiFePO4中Fe失去1个电子，由+2价变为+3价，生成FePO4，同时得到Li+。
考点：本题考查化学工艺流程图的分析，化合价的判断、化学方程式及离子方程式的书写、有关氧化还原反应的计算。

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工业上用白云石制备高纯氧化镁的工艺流程如下：

已知白云石的主要成分可表示为：
CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe2O3 2.18%；SiO2 0.96%；其他 43.78%
（1）为了提高白云石的煅烧效果，可以采取的措施是。
若在实验室中煅烧白云石，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要。

（2）加入H2SO4控制pH时，终点pH对产品的影响如图所示，pH过高会导致镁浸率降低，其原因为

，pH过低对产品影响是

。

（3）从溶液中获得CaSO4·2H2O的操作是蒸发浓缩、

、过滤、洗涤、干燥。
（4）写出沉淀反应中的离子方程式：

。检验沉淀是否洗净的方法是：

。
（5）沉淀反应过程中，温度对产品的纯度也有一定的影响。如图为反应温度对氧化镁纯度的影响。最终确定本反应的适宜温度为

。

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工业上生产高氯酸（沸点：90oC）时还同时生产了亚氯酸钠，其工艺流程如下：

（1）冷却过滤的目的是降低NaHSO4的          ，并分离出NaHSO4晶体。
（2）反应器2中发生反应的离子方程式为                                           ，SO2的
作用是作      剂。
（3）上述工业生产高氯酸的化学反应为:3NaClO3+3H2SO4（浓）＝3NaHSO4+HClO4+2ClO2+H2O，氧化产物与还原产物的物质的量之比为       。
（4）可以通过蒸馏滤液的方法得到高氯酸的原因可能是高氯酸的沸点比较    （填“高”或“低”），容易从溶液中逸出，循环使用的物质是        。

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氮化硅（ Si3N4）是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途．
I．工业上有多种方法来制备氮化硅，常见的方法有：
方法一：直接氮化法：在1300℃－1400℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为
                                                                  。
方法二：化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HC1，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是                  ．
方法三：Si（NH2）4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si（NH2）4和一种气体（填分子式）________；然后使Si（NH2）4受热分解，分解后的另一种产物的分子式为              。
II．工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色．
（1）原料B的主要成分是（写名称）                                 。
（2）写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：                           。
（3）上述生产流程中电解A的水溶液时，阳极材料能否用Cu               （填“能”或“不能”），写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式：
阳极：                            ；阴极：                           。

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铬酸铅俗称铬黄，不溶于水。广泛用于涂料、油墨、漆布、塑料和文教用品等工业。实验室模拟工业上用铬污泥（含有Cr2O3、Fe2O3、A12O3、SiO2等）制备铬黄的工艺流程如下：

（1）将铬污泥粉碎的目的是                     ，操作a的名称为          ；
（2）废渣的主要成分是A1(OH)3和Fe(OH)3。已知25℃时，A1(OH)3的Ksp=1.3×10－33，则该温度下反应Al3++3H2OAl(OH)3+3H+的平衡常数为          （保留两位有效数字）；
（3）写出加入30%H2O2过程中发生的离子反应方程式：                     ；
（4）实验室洗涤铬黄沉淀的方法：                                           ；
（5）写出浓盐酸与A12O3反应的离子方程式：                                。

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锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值，用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。

已知：SrCl2·6H2O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。请回答：
（1）操作①加快反应速率的措施有                             (任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为                                    。
（2）加入少量30% H2O2溶液的发生反应的离子方程式为                         。
（3）步骤③中调节溶液pH至8—10，宜选用的试剂为_______(填序号)：
A．氨水         B．氢氧化钠        C．氢氧化锶粉末         D．碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)3和                      (填化学式)。
（4）工业上用热风吹干六水氯化锶，选择的适宜温度范围是                。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃      D．100℃以上
（5）若滤液中Ba2+ 浓度为1×10－5mol/L，依下表数据推算出滤液中Sr2+物质的量浓度不大于                     mol/L。