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）的工业流程如图1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图2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 ．
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图2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
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：（1）根据反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O，不是氧化还原反应，可以判断铁元素化合价为+2价；
（2）MgO、CaO、SiO2等杂质中，二氧化硅不溶于稀盐酸，成为滤渣A；
（3）根据流程图示，TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀；
（4）二氧化钛与氨水、双氧水反应生成NH4）2Ti5O15，温度过高，双氧水和氨水都容易分解；
（5）反应3是（NH4）2Ti5O15与强氧化锂反应生成Li2Ti5O15沉淀和氨水；
（6）根据电子守恒找出双氧水与草酸的关系式，然后列式计算计算出17%双氧水与H2C2O4的质量比；
（7）充电时按照电解槽进行分析，阳极氧化阴极还原，写出阳极放电的电解方程式即可．
（2）MgO、CaO、SiO2等杂质中，二氧化硅不溶于稀盐酸，成为滤渣A；
（3）根据流程图示，TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀；
（4）二氧化钛与氨水、双氧水反应生成NH4）2Ti5O15，温度过高，双氧水和氨水都容易分解；
（5）反应3是（NH4）2Ti5O15与强氧化锂反应生成Li2Ti5O15沉淀和氨水；
（6）根据电子守恒找出双氧水与草酸的关系式，然后列式计算计算出17%双氧水与H2C2O4的质量比；
（7）充电时按照电解槽进行分析，阳极氧化阴极还原，写出阳极放电的电解方程式即可．
解答：
解：（1）反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O中，不是氧化还原反应，可以判断铁元素化合价为+2价，
故答案为：+2；
（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，
故答案为：SiO2；
（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-，
故答案为：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，
故答案为：温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解；
（5）根据流程图示可知，反应3是（NH4）2Ti5O15与氢氧化锂反应生成Li2Ti5O15沉淀和氨水，反应的化学方程式为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3?H2O（或2NH3+2H2O），
故答案为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3?H2O（或2NH3+2H2O）．
故答案为：+2；
（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，
故答案为：SiO2；
（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-，
故答案为：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，
故答案为：温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解；
（5）根据流程图示可知，反应3是（NH4）2Ti5O15与氢氧化锂反应生成Li2Ti5O15沉淀和氨水，反应的化学方程式为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3?H2O（或2NH3+2H2O），
故答案为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3?H2O（或2NH3+2H2O）．
点评：本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程，考查了化合价判断、离子方程式书写等知识，本题难度中等，注意结合流程书写反应式．
练习册系列答案
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