Question

（12 分）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）若在实验室中煅烧固体混合物，会用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有 (填仪器名称)。流程中多次涉及沉淀，则洗涤沉淀的方法是 。

（2）生产中利用滤渣A制备半导体的反应是 。

（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有关，反应温度过高时，Ti元素浸出率会下降，其原因是 。

（5）写出由滤液D生成FePO4的离子方程式 。由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需双氧水与H2C2O4的物质的量比是 。

 

Answer 1

(1)坩埚 往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。

(2)2C＋SiO2Si＋2CO↑ (3)TiOCl42－＋H2OTiO2↓＋2H＋＋4Cl－

(4)温度过高时，反应物氨水(或双氧水)会受热分解 (5)2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 === 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+，

1∶1

【解析】

试题解析：（1）煅烧固体混合物，用到的硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有坩埚；洗涤沉淀的方法是往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次；（2）由于杂质中二氧化硅不溶于盐酸，所以滤渣A成分是二氧化硅，半导体材料是硅，则由A制半导体的反应是：2C＋SiO2Si＋2CO↑；（3）根据流程可知，TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀，反应的离子方程式为：TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-；（4）由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成NH4）2Ti5O15时，温度过高，双氧水和氨水都容易分解，所以反应温度过高时，Ti元素浸出率下降；（5）滤液D是氯化亚铁溶液，遇双氧水和磷酸被氧化为磷酸铁，离子方程式为：2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 === 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+；因此可得关系式：H2O2～H2C2O4，设双氧水与草酸 物质的量之比为1∶1。

考点：化学实验方案的设计与评价