Question

【題目】鈦(22Ti)由于其特殊的性能被譽(yù)為“未來(lái)世紀(jì)的金屬”。鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來(lái)制備，工藝流程如下：

(1)Ti位于元素周期表中的位置為________。鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)需要進(jìn)行粉碎，其原因是_______。

(2)過(guò)程①中，鐵的浸出率結(jié)果如圖所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件是_________。

(3)過(guò)程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時(shí)，Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示，反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，Ti元素浸出率下降的原因是___________。

(4)寫(xiě)出由濾液D生成FePO4的離子方程式____________________________________。

(5)由流程圖可知FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式是_________________________。

Answer 1

【答案】第四周期IVB增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率100℃ 3小時(shí)溫度過(guò)高，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致Ti元素浸出率下降2Fe2++ H2O2+ 2H3PO4 == 2FePO4 + 4H++ 2H2O2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ 3CO2↑+ H2O

【解析】

（1）Ti的原子序數(shù)為22，處于第四周期第ⅣB族。鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)進(jìn)行粉碎，增大了與鹽酸的接觸面積，可以加快反應(yīng)速率。

（2）由圖中三條曲線可得，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，應(yīng)為100℃、約浸取3小時(shí)。

（3）由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應(yīng)生成(NH4)2Ti5O15時(shí)，溫度過(guò)高，雙氧水和氨水都容易分解(雙氧水分解與氨氣逸出)，所以反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，Ti元素浸出率下降。

（4）由流程可得，濾液D含有Fe2+，與H2O2、H3PO4反應(yīng)，生成FePO4，離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4+ 4H++2H2O。

（5）由流程圖可知FePO4與H2C2O4、Li2CO3高溫煅燒發(fā)生反應(yīng)生成LiFePO4，鐵的化合價(jià)降低，FePO4應(yīng)為氧化劑，所以H2C2O4應(yīng)為還原劑，故化學(xué)方程式為：2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O。