Question

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

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

(2)過程①中，鐵的浸出率結果如圖所示。由圖可知，當鐵的浸出率為80%時，所采用的實驗條件是_________。

(3)過程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應轉化成(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___________。

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

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

Answer 1

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

【解析】

（1）Ti的原子序數為22，處于第四周期第ⅣB族。鈦鐵礦在預處理時進行粉碎，增大了與鹽酸的接觸面積，可以加快反應速率。

（2）由圖中三條曲線可得，當鐵的浸出率為80%時，應為100℃、約浸取3小時。

（3）由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應生成(NH4)2Ti5O15時，溫度過高，雙氧水和氨水都容易分解(雙氧水分解與氨氣逸出)，所以反應溫度過高時，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，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高溫煅燒發生反應生成LiFePO4，鐵的化合價降低，FePO4應為氧化劑，所以H2C2O4應為還原劑，故化學方程式為：2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O。