Question

【題目】鈦酸鋰(Li2TiO3)白色粉末、熔點(diǎn)1520~1564℃、不溶于水，具有極強(qiáng)的助溶性質(zhì)。利用鋰輝石（主要成份Li2O·Al2O3·4SiO2，含有少量雜質(zhì)MgO、Fe2O3等）制備鈦酸鋰的流程如下：

（1）鈦酸鋰(Li2TiO3)中鈦元素化合價(jià)為________。

（2）對(duì)鋰輝石進(jìn)行焙燒主要目的之一是使Al2O3變性而不與酸反應(yīng)，為了焙燒充分可以采取的措施是_____________。（寫一條即可）

（3）寫出酸浸時(shí)Fe2O3與H2SO4反應(yīng)的離子方程式__________。

（4）水浸時(shí)加入碳酸鈣是調(diào)整pH，主要使____________（填離子符號(hào)）沉淀。濾渣B為MgCO3、______、________（填化學(xué)式）。

( Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11、Ksp[MgCO3]=6.8×10-6、Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)

（5）步驟①中控制H2TiO3與LiOH·H2O物質(zhì)的量之比為____投料即可。

（6）新型鈦酸鋰Li4Ti5O12是“壽命最長(zhǎng)”的電池負(fù)極材料，當(dāng)Li+遷入時(shí)，該電極則_____（填“得到電子”或“失去電子”）。

Answer 1

【答案】 +4價(jià) 研碎 Fe2O3 + 6H+＝2Fe3+++3H2O Fe3+ CaCO3 Mg(OH)2 1:2 得到電子

【解析】鋰輝石焙燒使Al2O3變性而不與酸反應(yīng)，用稀硫酸溶解焙燒料得Fe2(SO4)3、MgSO4、Li2SO4，變性的Al2O3、SiO2不溶于稀硫酸，加入CaO調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，經(jīng)過濾得到的濾渣A；濾液中加入純堿，可除去溶液中的Ca2+、Mg2+,可得到CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2沉淀，則過濾得到的濾渣B為CaCO3、MgCO3和Mg(OH)2沉淀；濾液中加入NaOH堿化得到LiOH·H2O；H3TiO3與LiOH·H2O作用得到鈦酸鋰(Li2TiO3)；

(1)鈦酸鋰(Li2TiO3)中Li為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知鈦元素化合價(jià)為+4價(jià)；

(2)將鋰輝石研碎，增大受熱面積，可使焙燒充分；

(3)酸浸時(shí)Fe2O3與H2SO4反應(yīng)生成硫酸鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3 + 6H+＝2Fe3+++3H2O。

(4)水浸時(shí)加入碳酸鈣是調(diào)整pH，促進(jìn)Fe3+水解，使Fe3+完全沉淀。由分析可知濾渣B為MgCO3、CaCO3、Mg(OH)2；

(5)結(jié)合鈦酸鋰(Li2TiO3)的組成，根據(jù)原子守恒，步驟①中控制H2TiO3與LiOH·H2O物質(zhì)的量之比為1:2投料即可；

(6)原電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，在正極表面得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則新型鈦酸鋰Li4Ti5O12是“壽命最長(zhǎng)”的電池負(fù)極材料，當(dāng)Li+遷入時(shí)，該電極為正極，則得到電子。