钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO•TiO2).-查字典问答网
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  钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO•TiO2).用浓盐酸溶解钛铁矿去渣得溶液(含有Fe2+、TiOCl42-等),调节溶液的pH并加热,过滤得TiO2和滤液.控制反应温度在95℃左右,向滤液中加入H2O2

  钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO•TiO2).用浓盐酸溶解钛铁矿去渣得溶液(含有Fe2+、TiOCl42-等),调节溶液的pH并加热,过滤得TiO2和滤液.控制反应温度在95℃左右,向滤液中加入H2O2和NH4H2PO4得到FePO4.再将FePO4与Li2CO3和H2C2O4一起煅烧,可制取LiFePO4.有关数据如下表所示:

  化合物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 FePO4 Fe3(PO4)2 Ksp近似值 10-17 10-38 10-2210-36(1)FeTiO3中Ti的化合价为___,盐酸与FeTiO3反应的离子方程式为___.检验溶液中Fe2+的方法是___.

  (2)为提高FePO4的产率,根据上述制备方法和表中数据,应采取的正确措施是___(填正确答案的标号).

  a.不加H2O2 b.调节溶液pH至5

  c.降低反应温度 d.增大NH4H2PO4的用量

  (3)磷的含氧酸H3PO2与足量的NaOH溶液反应,生成NaH2PO2,则H3PO2为___元酸;在LiFePO4中的化学键有___,在制备LiFePO4的过程中加入H2C2O4的作用是___.

  (4)LiFePO4可作锂电池的电极材料.充电时,Li+从LiFePO4晶格中迁移出来,部分LiFePO4转化为Li1-xFePO4,则阳极的电极反应式为___.

  (5)电化学还原TiO2是获取金属钛的常用方法.采用熔融盐作电解质,用石墨做阳极,总反应为TiO2 电解 .

  Ti+O2↑.

  ①电解过程中,阳极不断被消耗而需要定期更换,其原因是___(用反应式表示).

  ②电解由含80%FeTiO3的钛铁矿制取的TiO2得到12Kg金属钛,已知电流效率为76%,则至少需要该种钛铁矿___kg.(电流效率=实际产量理论产量×100%)

1回答
2020-11-01 05:24
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季立江

  (1)钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO•TiO2),铁的化合价为+2价,氧元素的化合价为-2价,设钛元素的化合价为x,根据化合物中各元素化合价的代数和为零的规律,可得+2+x+(-2)×3=0;解之得x=+4,根据工艺流程可知,FeTiO3与稀盐酸反应生成了水和FeTiOCl4,反应的离子方程式为:FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O,KSCN与Fe3+作用使溶液显红色,与Fe2+作用无此现象,故先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液不含有Fe3+;再加入过氧化氢,溶液显血红色,说明溶液中有Fe3+生成,即过氧化氢氧化亚铁离子,说明原溶液中含有Fe2+,

  故答案为:+4;FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O;先滴加KSCN溶液,不显血红色,再加入过氧化氢,溶液显血红色;

  (2)a.FePO4中的铁为+3价铁,加H2O2目的氧化亚铁离子且不引入新的杂质,不加H2O2无法氧化得不到FePO4,故a不选;

  b.Fe(OH)3的Ksp=1×10-38,要使溶液中的Fe3+沉淀完全,残留在溶液中的c(Fe3+)<10-5mol•L-1;Ksp=c(Fe3+)c3(OH-)=10-5×c3(OH-)=1×10-38c(OH-)=1×10-11mol/L,c(H+)=1×10-3mol/L,即PH>3即可形成沉淀,调节溶液pH至5,得到氢氧化铁沉淀,不利于FePO4的生成,故b不选;

  c.磷酸为中强酸,降低反应温,不利于NH4H2PO4的电离,不利于FePO4的生成,故c不选;

  d.增大NH4H2PO4的用量,增大磷酸根的浓度,有利于FePO4的生成,故d选;

  故答案为:d;

  (3)磷的含氧酸H3PO2与足量的NaOH溶液反应,生成NaH2PO2,说明次磷酸中只能电离出一个氢离子,电离方程式为:H3PO2⇌H++H2PO2-,为一元强酸,在LiFePO4中Li+、Fe2+,与PO43-形成离子键,PO43-中磷和氧形成共价键,H2C2O4中的碳为+3价,在制备LiFePO4的过程中加入H2C2O4的作用是还原FePO4,将+3价铁还原成+2价的铁,

  故答案为:一;离子键、共价键;还原FePO4;

  (4)充电时,为电解池,根据部分LiFePO4转化为Li1-xFePO4,可知阳极的电极反应式为:LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+,

  故答案为:LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+;

  (5)①电化学还原TiO2,阳极发生:2O2--4e-═O2↑,C+O2=CO2,碳不断被生成的氧气氧化,因此电解过程中,阳极不断被消耗而需要定期更换,

  故答案为:2O2--4e-═O2↑,C+O2=CO2;

  ②设至少需要该种钛铁矿质量为m,根据钛元素质量守恒,则m×80%×10

2020-11-01 05:26:55

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