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【题目】Li4Ti5O12LiFePO4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MgOSiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

回答下列问题:

(1) “酸浸实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知:当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为____________________

(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40min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)Li2Ti5O15Ti的化合价为,其中过氧键的数目为______________

(5)写出高温煅烧②中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_______________

【答案】100℃、2h90℃、5h FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O 40℃时TiO2xH2O转化率最高,因低于40℃,TiO2xH2O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TiO2xH2O转化反应速率下降 4 2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2

【解析】

用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgOSiO2等杂质)来制备Li4Ti5O12LiFePO4,由制备流程可知,加盐酸过滤后的滤渣为SiO2,滤液①中含Mg2+Fe2+Ti4+,水解后过滤,沉淀为TiO2·xH2O,与双氧水反应Ti元素的化合价升高,生成(NH4)2Ti5O15,与LiOH反应后过滤得到Li2Ti5O15,再与碳酸锂高温反应生成Li4Ti5O12;水解后的滤液②中含Mg2+Fe2+,双氧水可氧化亚铁离子,在磷酸条件下过滤分离出FePO4,高温煅烧②中发生2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑,以此来解答。

(1)由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为选择温度为100℃、2h90℃、5h

(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl42-形式存在,相应反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O

(3)40℃时TiO2xH2O转化率最高,因低于40℃,TiO2xH2O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TiO2xH2O转化反应速率下降;

(4)Li2Ti5O15Ti的化合价为+4Li的化合价为+1价,由化合价的代数和为0可知,O元素的负价代数和为22,设过氧键的数目为x,则(x×2)×1+(15-x×2)×2=22,解得x=4,即Li2Ti5O15中过氧键的数目为4

(5)“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式为:2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑。

练习册系列答案
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【题目】实验测得0.5 mol·L1CH3COONa溶液、0.5 mol·L1 CuSO4溶液以及H2OpH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是

A. 随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH)

B. 随温度升高,CH3COONa溶液的c(OH)减小

C. 随温度升高,CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果

D. 随温度升高,CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低,是因为CH3COOCu2+水解平衡移动方向不同

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回答下列问题:

(1)________(”)式滴定管盛放高锰酸钾溶液;

(2)该滴定实验选用何种指示剂,说明理由____________________(如无需加入指示剂也请说明理由)

(3)滴定前平视KMnO4溶液液面,刻度为a mL,滴定后俯视液面刻度为b mL,则根据(ba)mL计算得到的待测浓度,比实际浓度________(”)

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【题目】NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是

A.0.1mol·L1NH4NO3溶液中含有的氮原子数为0.2NA

B.1 mol氯气分别与足量铁和铝完全反应时转移的电子数均为3NA

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【题目】常温下,用0.1000 mol/LNaOH标准溶液滴定20.00 mL0.1000 mol/LHCl溶液,滴定曲线如图,下列有关说法正确的是( )

A.指示剂变色时,说明反应的酸、碱恰好等物质的量反应

B.当达到滴定终点时才存在c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)

C.达到滴定终点时,用甲基橙作指示剂消耗NaOH溶液体积比用酚酞多

D.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3 kJ/mol,上述滴定恰好中和时,放出114.6J的热量

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容器

容器1

容器2

容器3

反应温度T/K

500

500

600

反应物投入量

1 mol CO

2 mol H2

2 mol CH3OH

1 mol CO

2 mol H2

平衡v(H2)/(mol·L1·s1)

v1

v2

v3

平衡c(CH3OH)/(mol·L1)

c1

c2

c3

平衡体系总压强p/Pa

p1

p2

p3

物质的转化率α

α1(CO)

α2(CH3OH)

α3(CO)

平衡常数K

K1

K2

K3

下列叙述正确的是(

A. v1<v22c1>c2B. α1(CO)>α3(CO)v1<v3

C. p2>2p3K1<K3D. c2>2c3α2(CH3OH)α3(CO)<1

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(2)若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行,在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为:甲:v(X)=3.5 mol/(L·min) 乙:v(Y)=2 mol/(L·min);丙:v(Z)=4.5mol/(L·min);丁:v(X)=0.075 mol/(L·s)。若其它条件相同,温度不同,则温度由高到低的顺序是(填序号)_________

(3)若向达到(1)的平衡体系中充入氮气,则平衡向_____(""""")移动;若向达到(1)的平衡体系中移走部分混合气体,则平衡向_____(”)移动;

(4)若在相同条件下向达到(1)所述的平衡体系中再充入0.5molX气体 , 则平衡后X 的转化率与(1)的平衡中X的转化率相比较:_____________

A.无法确定

B.前者一定大于后者

C.前者一定等于后者

D.前者一定小于后者

(5)若保持温度和压强不变,起始时加入XYZ物质的量分别为a molb molc mol, 达到平衡时仍与(1)的平衡等效,则abc应该满足的关系为___________________

(6)若保持温度和体积不变,起始时加入XYZ 物质的量分别为a molb molc mol, 达到平衡时仍与(1)的平衡等效,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围应该为_____

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