题目内容
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＋3LiFePO4
Li7Ti5O12＋3FePO4
该电池充电时阳极反应式是 。
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＋3LiFePO4
Li7Ti5O12＋3FePO4 该电池充电时阳极反应式是 。
（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）
（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）
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+。
练习册系列答案
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