综合题15.0分
化学

钛铁矿的主要成分为FeTiO3(可表示为FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4)的工艺流程如下图所示:

已知:FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为:

FeTiO3+4H++4Cl-===Fe2++TiOCl42-+2H2O。

24.化合物FeTiO3中铁元素的化合价是          

25.滤渣A的成分是             

26.滤液B中TiOCl42-转化生成TiO2的离子方程式为                           

27.反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时,Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时,Ti元素浸出率下降的原因是                        

28.写出由滤液D生成FePO4的离子方程式                                       

29.由滤液D制备LiFePO4的过程中,所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是       

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

+2

解析

反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O中,不是非氧化还原反应,可以判断铁元素化合价为+2价,故答案为:+2;

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

根据反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O,不是非氧化还原反应,可以判断铁元素化合价为+2价;

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

SiO2

解析

由于杂质中二氧化硅不溶于盐酸,所以滤渣A成分是二氧化硅,故答案为:SiO2

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

MgO、CaO、SiO2等杂质中,二氧化硅不溶于稀盐酸,成为滤渣A;

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

TiOCl42-+H2O△TiO2↓+2H+4Cl

解析

根据流程可知,TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀,反应的离子方程式为:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-

故答案为:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

根据流程图示,TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀;

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

温度过高时,反应物氨水(或双氧水)会受热分解

解析

由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH42Ti5O15时,温度过高,双氧水和氨水都容易分解,所以反应温度过高时,Ti元素浸出率下降,

故答案为:温度过高时,反应物氨水(或双氧水)受热易分解;

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

二氧化钛与氨水、双氧水反应生成(NH42Ti5O15,温度过高,双氧水和氨水都容易分解;

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+

解析

根据流程图示可知,滤液D是FeCl2 溶液,加入双氧水和磷酸过滤可得沉淀FePO4,化学方程式为:2FeCl2 + 2H3PO4 + H2O2 2FePO4↓+ 2H2O + 4HCl,故离子方程式为2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

滤液D是FeCl2 溶液,加入双氧水和磷酸过滤可得沉淀FePO4,化学方程式为:2FeCl2 + 2H3PO4 + H2O2 2FePO4↓+ 2H2O + 4HCl,故离子方程式为2Fe2+ + 2H3PO4 + H2O2 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算

第6小题正确答案及相关解析

正确答案

20/9

解析

根据电子守恒,氧化铁元素转移的电子就等于铁离子氧化草酸转移的电子数,

因此可得关系式:H2O2~H2C2O4,设双氧水质量为x,草酸质量为y,

34     90

x×17%    y

34y=90×x×17%,所以x:y=20:9,

17%双氧水与H2C2O4的质量比为20:9,故答案为:20:9;

考查方向

本题借助利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料流程,考查了化合价判断、离子方程式书写、化学计算等知识,涉及的内容较多,综合性较强,充分考查了学生的综合能力,本题难度中等.

解题思路

根据电子守恒找出双氧水与草酸的关系式,然后列式计算计算出17%双氧水与H2C2O4的质量比;

易错点

元素及其化合物的性质、离子方程式书写、化学计算