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:(1)已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为:FeTiO3+4H++4Cl-→Fe2++TiOCl42-+2H2O.为了提高钛铁矿溶浸的效率.可以采取的措施有 A．� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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：

（1）已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-→Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O，为了提高钛铁矿溶浸的效率，可以采取的措施有

A．搅拌 B．适当提高温度 C．研磨矿石 D．适当提高盐酸浓度．
（2）操作①在实验室进行时，必须使用的玻璃仪器　除玻璃棒外还有

；滤渣A的成分是

．
（3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

．
（4）反应③的化学方程式是

．
（5）由滤液D制备LiFePO₄的过程中，理论上所需34%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是

．

考点：制备实验方案的设计,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：铁矿石加入盐酸溶解过滤得到滤渣为二氧化硅，滤液B为MgCl₂、CaCL₂，FeCl₂、TiCl₂，加热促进水解，过滤得到彻底TiO2，加入过氧化氢和氨水反应得到（NH₄）₂Ti₅O₁₅，加入氢氧化锂溶液得到沉淀Li₂Ti₅O₁₅加入碳酸锂煅烧得到钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂，滤液D加入过氧化氢氧化亚铁离子，加入磷酸得到沉淀磷酸铁，加入碳酸锂和草酸煅烧得到磷酸亚铁锂LiFePO₄；
（1）根据反应FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O，为了提高钛铁矿溶浸的效率，增大反应速率；
（2）操作①是过滤操作，依据过滤装置分析仪器；MgO、CaO、SiO₂等杂质中，二氧化硅不溶于稀盐酸，成为滤渣A；
（3）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；
（4）反应3是（NH₄）₂Ti₅O₁₅与强氧化锂反应生成Li₂Ti₅O₁₅沉淀和氨水；
（5）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；

解答： 解：（1）反应FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O中，为了提高钛铁矿溶浸的效率，增大反应速率，可以采取的措施有，
A．搅拌加快溶解，有利于提高钛铁矿溶浸的效率，故A正确；
B．适当提高温度，加快反应速率，提高钛铁矿溶浸的效率，故B正确；
C．研磨矿石中等接触面积，增大反应速率，提高钛铁矿溶浸的效率，故C正确；
D．适当提高盐酸浓度增大反应速率，提高钛铁矿溶浸的效率，故D正确．
故答案为：ABCD；
（2）操作①在实验室进行时，是分离固体和液体的操作为过滤，必须使用的玻璃仪器　除玻璃棒外还有，漏斗，烧杯；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：漏斗，烧杯；SiO₂；
（3）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；
（4）根据流程图示可知，反应3是（NH₄）₂Ti₅O₁₅与强氧化锂反应生成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）；
（6）根据电子守恒，氧化铁元素转移的电子就等于铁离子氧化草酸转移的电子数，
因此可得关系式：H₂O₂～H₂C₂O₄，设双氧水质量为x，草酸质量为y，
                34     90
              x×34%    y
34y=90×x×34%，x：y=10：9，
17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比为10：9，
故答案为：10：9；

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、电极方程式书写、化学计算等知识，涉及的内容较多，综合性较强，充分考查了学生的综合能力，本题难度中等．