【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎授予鋰離子電池的發(fā)明者,鋰離子電池是目前應(yīng)用廣泛的一類電池。以鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,含有少量MgOFe2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料,制備鋰離子電池電極材料的工藝流程如圖所示:

已知:①濾液1中含Ti微粒的主要存在形式為TiO2+;

)Ksp(FePO4)=1.3×10-22Ksp[Mg3(PO4)2]=1.0×10-24;溶液中某離子濃度小于等于10-5mol·L-1時(shí),認(rèn)為該離子沉淀完全。

請回答下列問題:

1)濾渣1中主要成分的化學(xué)式為__。

2結(jié)晶溫度需控制在70℃左右,若溫度過高會導(dǎo)致的后果為__。

3轉(zhuǎn)化I”后所得溶液中c(Mg2+)=0.01mol·L-1,若其中Fe3+沉淀完全,則溶液中c(PO43-)的范圍為__。

4煅燒I”反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為__。

5轉(zhuǎn)化II”H2TiO3的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。T0℃時(shí),一定時(shí)間內(nèi)H2TiO3的轉(zhuǎn)化率最高的原因?yàn)?/span>__。

6Li2Ti5O15-1價(jià)與-2價(jià)O原子的數(shù)目之比為___。煅燒II”反應(yīng)中同時(shí)生成兩種參與大氣循環(huán)的氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__。

7)某鋰離子電池放電時(shí)的電池反應(yīng)為Li1-xFePO4+LixC6=LiFePO4+6C,則充電時(shí)陽極的電極反應(yīng)式為__。

【答案】SiO2 TiO2+會提前水解而降低H2TiO3的產(chǎn)率,且使濾渣2中混有雜質(zhì) mol/L c(PO43-)<1.010-9mol/L 21 溫度低于T0℃時(shí),反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,H2TiO3的轉(zhuǎn)化率升高,高于T0℃時(shí)后,雙氧水分解和氨氣的揮發(fā)導(dǎo)致反應(yīng)速率減小,使H2TiO3的轉(zhuǎn)化率降低 8:7 Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2 LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+

【解析】

鐵礦石加入硫酸溶解過濾得到濾渣為二氧化硅,濾液1MgCl2、FeCl3、TiOSO4,加鐵粉與過量硫酸反應(yīng)并調(diào)pH,濾液中TiO2+水解得到H2TiO3,加入過氧化氫和氨水、氫氧化鋰溶液得到沉淀Li2Ti5O15,加入碳酸鋰煅燒得到鈦酸鋰Li4Ti5O12,濾渣2加入過氧化氫氧化亞鐵離子,加入磷酸得到沉淀磷酸鐵,加入碳酸鋰和草酸煅燒得到磷酸亞鐵鋰LiFePO4;據(jù)此分析解答。

1)鈦鐵礦的成分中只有SiO2不溶于硫酸,濾渣1的成分為SiO2,故答案為:SiO2;

2結(jié)晶溫度需控制在70℃左右,如果溫度過高,TiO2+會提前水解而降低H2TiO3的產(chǎn)率,且使濾渣2中混有雜質(zhì),故答案為:TiO2+會提前水解而降低H2TiO3的產(chǎn)率,且使濾渣2中混有雜質(zhì);

3Fe3+剛好沉淀完全時(shí),c(PO43-)==mol/L,要保證Fe3+沉淀完全,c(PO43-)應(yīng)該 mol/L;c(Mg2+)=0.01mol·L-1,若剛好產(chǎn)生沉淀,c(PO43-)===1.010-9mol/L,而按題意分析應(yīng)不能使鎂離子沉淀,故c(PO43-)<1.010-9mol/L,故答案為: mol/L c(PO4span>3-)<1.010-9mol/L;

4煅燒I”反應(yīng)中氧化劑為FePO4,反應(yīng)后被還原為LiFePO4,1mol氧化劑得到1mol電子;還原劑為H2C2O4,被氧化成CO21mol還原劑失去2mol電子,根據(jù)電子守恒,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比值為:21,故答案為:21;

5轉(zhuǎn)化II”H2TiO3的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示,溫度低于T0℃時(shí),反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,H2TiO3的轉(zhuǎn)化率升高,高于T0℃時(shí)后,雙氧水分解和氨氣的揮發(fā)導(dǎo)致反應(yīng)速率減小,使H2TiO3的轉(zhuǎn)化率降低,所以T0℃時(shí),一定時(shí)間內(nèi)H2TiO3的轉(zhuǎn)化率最高,故答案為:溫度低于T0℃時(shí),反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,H2TiO3的轉(zhuǎn)化率升高,高于T0℃時(shí)后,雙氧水分解和氨氣的揮發(fā)導(dǎo)致反應(yīng)速率減小,使H2TiO3的轉(zhuǎn)化率降低;

6Li2Ti5O15Li+1價(jià),Ti+4價(jià),根據(jù)代數(shù)和為零可算出15個(gè)O共顯-22價(jià),設(shè)-1價(jià)O數(shù)目為x-2價(jià)O數(shù)目為y,有x+y=15;-x-2y=-22,算出x=8,y=7-1價(jià)與-2價(jià)O原子的數(shù)目之比為8:7;煅燒II”反應(yīng)中同時(shí)生成的兩種參與大氣循環(huán)的氣體應(yīng)為O2CO2,可寫出化學(xué)方程式為:Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2;故答案為:8:7;Li2Ti5O15+Li2CO3Li4Ti5O12+2O2+CO2

7)電池反應(yīng)為Li1-xFePO4+LixC6=LiFePO4+6C,LixC6為負(fù)極,Li1-xFePO4為正極,充電時(shí)陽極反應(yīng)應(yīng)該是LiFePO4變?yōu)?/span>Li1-xFePO4,電極反應(yīng)式為:LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+,故答案為:LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有常溫下甲、乙、丙三種溶液,甲為0.1 mol·L1NaOH溶液,乙為0.1 mol·L1HCl溶液,丙為0.1 mol·L1CH3COOH溶液,試回答下列問題:

1)甲溶液的pH________

2)丙溶液中存在的電離平衡為______________(用電離平衡方程式表示)。

3)常溫下,用水稀釋0.1 mol·L1CH3COOH溶液時(shí),下列各量隨水量的增加而增大的是________(填序號)。

n(H)     ②c(H) c(CH3COOH)/c(CH3COO-) c(OH)

4)甲、乙、丙三種溶液中由水電離出的c(OH)的大小關(guān)系為___________。

5)某同學(xué)用甲溶液分別滴定20.00 mL乙溶液和20.00 mL丙溶液,得到如圖所示的兩條滴定曲線,請回答有關(guān)問題:

①甲溶液滴定丙溶液的曲線是________(1”2”)曲線。

a________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖所示(電極均為石墨電極)。下列說法中正確的是(   )

A. M為電子流出的一極

B. 通電使氯化鈉發(fā)生電離

C. 電解一段時(shí)間后,陰極區(qū)pH降低

D. 電解時(shí)用鹽酸調(diào)節(jié)陽極區(qū)的pH在2~3,有利于氣體逸出

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】在潮濕的深層土壤中,鋼管主要發(fā)生厭氧腐蝕,有關(guān)厭氧腐蝕的機(jī)理有多種,其中一種理論為厭氧細(xì)菌可促使SO42-H2反應(yīng)生成S2-,加速鋼管的腐蝕,其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的是

A.正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-

B.鋼管腐蝕的直接產(chǎn)物中含有FeS、Fe(OH)2

C.SO42-H2的反應(yīng)可表示為4H2+SO42--8e-S2-+4H2O

D.在鋼管表面鍍鋅或銅可減緩鋼管的腐蝕

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】以廢舊鋰離子電池的正極材料(主要含LiCoO2、Al、C等)為原料制備CoC2O4.2H2O的一種實(shí)驗(yàn)流程如圖:

1除鋁可在如圖1所示的裝置中進(jìn)行。保持溫度、反應(yīng)物和溶劑的量不變,實(shí)驗(yàn)中提高鋁的去除率的措施有___。

2灼燒的主要目的是___。

3還原步驟溫度在70℃左右,LiCoO2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。若該步驟用鹽酸代替H2SO4H2O2,也可達(dá)到還原的目的,但其缺點(diǎn)是___。

4沉淀步驟中,證明Co2+已沉淀完全的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是___。

5)設(shè)計(jì)由濾液X”制備純凈的Al2O3的實(shí)驗(yàn)方案。(已知含鋁物種濃度與pH的關(guān)系如圖所示。實(shí)驗(yàn)中必須使用的試劑:H2SO4溶液、BaCl2溶液、蒸餾水)___

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】短周期主族元素W、XY、Z的原子序數(shù)依次增大,X的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的,W的核外電子數(shù)與X、Z的最外層電子數(shù)之和相等,Y的原子序數(shù)是Z的最外層電子數(shù)的2倍,由W、XY三種元素形成的化合物M的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列敘述正確的是(

A.元素非金屬性強(qiáng)弱的順序?yàn)?/span>WYZ

B.Y單質(zhì)的熔點(diǎn)高于X單質(zhì)

C.W分別與XY、Z形成的二元化合物均只有一種

D.化合物MW不都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】(1)FeCl3的水溶液呈___________(填“酸”、“中”、“堿”)性,原因是(用離子方程式表示):____________________________________________

(2)實(shí)驗(yàn)室在配制好的FeCl3溶液中加少許稀鹽酸的目的是:__________________ 。

(3)把FeCl3溶液蒸干,灼燒,最后得到的主要固體產(chǎn)物是__________________

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知向某溶液中逐滴加入NaOH溶液時(shí),測得生成沉淀的質(zhì)量隨所加入NaOH的體積變化如圖所示,則該溶液中大量含有的離子可能是(

A. H+、NH4+Mg2+、NO3-

B. H+Al3+、AlO2-NH4+

C. H+NH4+、Al3+、Cl-

D. NH4+、Al3+Cl-、SO42-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列實(shí)驗(yàn)裝置或操作能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

A.①②B.③④C.②③D.②④

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案