Question

【题目】Li4Ti5O12和LiFePO4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MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式_______。

(2)Li2Ti5O15中过氧键的数目为4，其中Ti的化合价为______。

(3)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe2+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此时_____(填“有”或“无”)Mg3(PO4)2沉淀生成。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-2、1.0×10-2。

(4)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_________。

(5)TiO2·xH2O加热制得的粗TiO2是电解法生产金属钛的一种较先进的方法，电解液为某种可传导02-离子的熔融盐，原理如图所示，则其阴极电极反应为:_______，电解过程中阳极电极上会有气体生成，该气体可能含有____________。

Answer 1

【答案】 FeTiO3+ 4H++4Cl = Fe2++ TiOCl42 + 2H2O +4 无 2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑ TiO2+4e-=Ti+2O2- O2、CO、CO2

【解析】（1）“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，故答案为：FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O；

（2）Li2Ti5O15中Li的化合价为+1，有4个过氧键，说明有8个O原子的化合价为-1,7个O原子的化合价为-2，由化合价的代数和为0可知，,Ti元素的化合价之和为20，所以Ti的化合价为+4，故答案为：+4。

（3）Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1.0×10-5，由Ksp（FePO4），可知，

故没有沉淀生成。

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

（5）电解时，阴极发生还原反应生成Ti，电极方程式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，阳极发生氧化反应，电极方程式为2O2-+4e-=O2，阳极生成O2，由于阳极材料为石墨，则氧气和石墨反应可生成CO、CO2等，故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；O2、CO、CO2。