Question

【题目】钛酸锂Li4Ti5O12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，工艺流程图如下（已知氨水是氨气的水溶液，受热时会加快氨气的挥发）：

（1）在“酸浸”实验中，除了发生反应FeTiO3 + 4HCl = FeTiOCl4 + H2O，还存在另一个化学反应，其反应方程式为______________________________。

（2）在“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。

①由图分析可知，温度对浸出率的影响情况为：其它条件相同时，_______________________。

②当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为______℃、_____h。

（3）TiO2沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示：

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

分析数据可知：当温度高于40℃时，TiO2转化率________（填“变大”或“变小”），请推测出现此变化的原因可能是__________。

（4）当加入氢氧化锂溶液时，发生了复分解反应，该反应的化学方程式为___________。

（5）用含76kg FeTiO3的钛铁矿，理论上可以制备Li4Ti5O12的质量为________kg。

Answer 1

【答案】MgO + 2HCl ==MgCl2 + H2O 温度越高，浸出率越大100℃2 h变小当温度高于40℃时，双氧水的分解和氨水的挥发使TiO2转化率变小2LiOH + (NH4)2Ti5O15 ===Li2Ti5O15↓+ 2NH3↑+ 2H2O46

【解析】

（1）钛铁矿的主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质，故盐酸会和氧化镁反应生成氯化镁和水，化学方程式为MgO+2HCl ==MgCl2+H2O；

（2）

①由图分析可知，温度对浸出率的影响情况为：其它条件相同时，温度越高，浸出率越大；

②由图可知，为了提高反应速率，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为100℃、2h；

（3）由表格中数据可知，当温度高于40℃时，TiO2转化率变小；出现此变化的原因可能是 当温度高于40℃时，双氧水的分解和氨水的挥发使TiO2转化率变小；

（4）由工艺流程图可知，(NH4)2Ti5O15溶液和LiOH发生复分解反应，生成Li2Ti5O15沉淀、氨气和水，化学方程式为2LiOH + (NH4)2Ti5O15 ===Li2Ti5O15↓+ 2NH3↑+ 2H2O；

（5）76kg FeTiO3中钛元素质量=76kg××100%=24kg，Li4Ti5O12中钛元素的质量分数==，根据反应前后元素质量守恒可得，Li4Ti5O12的质量=24kg÷=46kg。