Question

【题目】Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）滤渣1为_______________，操作A为_________________，向滤液②中加入双氧水的作用是___________________________________。

（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42－形式存在，写出相应反应的离子方程式__________。

（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：

温度/℃	30	35	40	45	50
TiO2·xH2O转化率%	92	95	97	93	88

分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_______________________________。

（4）若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_____________________________________________（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。

Answer 1

【答案】SiO2过滤将Fe2+氧化为Fe3+FeTiO3+ 4H+ + 4Cl＝Fe2++ TiOCl42 + 2H2O低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO43－)=mol·L1=1.3×10-17 mol·L1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40＜Ksp Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀

【解析】

（1）主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质，其中SiO2不溶于酸，所以滤渣为SiO2；滤液1中钛粒子水解生成沉淀，因此分离方法是过滤；双氧水具有氧化性，滤液中含有亚铁离子，因此，加入双氧水的作用是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；

（2）酸浸后，FeTiO3溶于酸，反应方程式为：FeTiO3+ 4H+ + 4Cl＝Fe2++ TiOCl42 + 2H2O；

（3）温度是影响速率的主要因素，但双氧水在高温下易分解、氨水易挥发，即原因低于40℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降；

（4）Fe3+恰好沉淀完全时，根据 可知

c(PO43－)=mol·L1=1.3×10-17 mol·L1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40＜Ksp Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。