Question

【題目】鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO·TiO2)，含有少量MgO、CaO、SiO2等雜質。利用鈦鐵礦制備鋰離子電池電極材料(鈦酸鋰Li4Ti5O12和磷酸亞鐵鋰LiFePO4)的工藝流程如下圖所示：

已知：FeTiO3與鹽酸反應的離子方程式為：FeTiO3+4H++4Cl－===Fe2++TiOCl42－+2H2O。

（1）化合物FeTiO3中鐵元素的化合價是 。

（2）濾渣A的成分是 。

（3）濾液B中TiOCl42－轉化生成TiO2的離子方程式為 。

（4）反應②中固體TiO2轉化成(NH4)2Ti5O15溶液時，Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖所示。反應溫度過高時，Ti元素浸出率下降的原因是 。

（5）寫出由濾液D生成FePO4的離子方程式 。

（6）由濾液D制備LiFePO4的過程中，所需17%雙氧水與H2C2O4的質量比是 。

Answer 1

【答案】（1）+2；

（2）SiO2；

（3）TiOCl42—+ H2OTiO2↓ + 2H+ + 4Cl—

（4）溫度過高時，反應物氨水（或雙氧水）受熱易分解

（5）2Fe2++2H3PO4+ H2O2==== 2FePO4↓+2H2O+4H+

（6）20：9

【解析】

試題分析：

（1）FeTiO3可表示為FeO·TiO2所以鐵元素為+2價；

（2）礦石中加入鹽酸，濾渣為A為SiO2；

（3）結合工業流程，根據質量守恒定律和電荷守恒，可確定反應的離子方程式；

（4）由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應生成(NH4)2Ti5O15時，結合題意，可知溫度過高時，反應物氨水或者雙氧水受熱易分解，所以反應溫度過高時，鈦元素浸出率降低；

（5）濾液D含有亞鐵離子，與過氧化氫和磷酸反應生成FePO4，結合流程確定反應物和生成物，根據質量守恒定律確定方程式；

（6）分析有D→FePO4→LiFePO4，確定雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，H2C2O4再將Fe3+還原為Fe2+，根據電子守恒，所以雙氧水與H2C2O4在反應過程中轉移了相同數目的電子，因此可得關系H2O2～H2C2O4，設雙氧水質量為x，草酸質量為y ，則

H2O2 ～ H2C2O4

34 90

x×17% y

有34：x×17%=90:y 則x:y=20/9。從而確定答案為20：9。