Question

【題目】鈦鐵礦主要成分為FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)），Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦來制備，工藝流程如下：

（1）鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)需要進(jìn)行粉碎，其原因是___________________。

（2）過程①中反應(yīng)的離子方程式是： FeTiO3 + 4H++ 4Cl－== Fe2+ + TiOCl42－+ 2H2O、_______。

（3）過程①中，鐵的浸出率結(jié)果如圖1所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件是___________________。

（4）過程②中固體TiO2與雙氧水、氨水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15溶液時(shí)，Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖2所示，反應(yīng)溫度過高時(shí)，Ti元素浸出率下降的原因是___________。

（5）在濾液B轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀過程中發(fā)生以下反應(yīng)，請(qǐng)配平：

Fe2+ +_____ + H3PO4 ===FePO4 + ____ + _____

（6）過程③中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式是_________________________。

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率。 MgO+2H+====Mg2++H2O 100℃ 3小時(shí) 溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致Ti元素浸出率下降 2Fe2++ H2O2+ 2H3PO4 == 2FePO4 + 4H++ 2H2O 2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ 3CO2↑+ H2O

【解析】（1）鈦鐵礦在預(yù)處理時(shí)需要進(jìn)行粉碎，以增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率；（2）過程①中鐵鈦礦中FeTiO3及MgO與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是： FeTiO3 + 4H++ 4Cl－== Fe2+ + TiOCl42－+ 2H2O、MgO+2H+====Mg2++H2O；（3）過程①中，鐵的浸出率結(jié)果如圖1所示。由圖可知，當(dāng)鐵的浸出率為80%時(shí)，所采用的實(shí)驗(yàn)條件是100℃ 3小時(shí)；（4）反應(yīng)溫度過高時(shí)，Ti元素浸出率下降的原因是溫度過高，雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致Ti元素浸出率下降；（5）在濾液B轉(zhuǎn)化為FePO4沉淀，過程中亞鐵離子被氧化為鐵離子，同時(shí)溶液酸性增強(qiáng)，發(fā)生反應(yīng)為：2Fe2++ H2O2+ 2H3PO4 == 2FePO4 + 4H++ 2H2O；（6）過程③中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式是2FePO4+ Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ 3CO2↑+ H2O。