【題目】(14分)鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3(可表示為FeO·TiO2),含有少量MgO、CaO、SiO2等雜質(zhì)。利用鈦鐵礦制備鋰離子電池電極材料(鈦酸鋰Li4Ti5O12和磷酸亞鐵鋰LiFePO4)的工業(yè)流程如下圖所示:
已知:FeTiO3與鹽酸反應的離子方程式為:FeTiO3+4H++4Cl—= Fe2++ TiOCl42—+2H2O
(1)化合物FeTiO3中鐵元素的化合價是_______。
(2)濾渣A的成分是_______。
(3)濾液B中TiOCl42-和水反應轉(zhuǎn)化生成TiO2的離子方程式是_______ 。
(4)反應②中固體TiO2轉(zhuǎn)化成(NH4)2Ti5O15 溶液時,Ti元素的浸出率與反應溫度的關系如圖所示。反應溫度過高時,Ti元素浸出率下降的原因_ 。
(5)反應③的化學方程式是 。
(6)由濾液D制備LiFePO4的過程中,所需17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比是_______。
(7)若采用鈦酸鋰(Li4Ti5O12)和磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)作電極組成電池,其工作原理為:
Li4Ti5O12+ 3LiFePO4Li7Ti5O12+ 3FePO4 該電池充電時陽極反應式是: 。
【答案】(1)+2; (2)SiO2; (3)TiOCl42—+ H2OTiO2↓ + 2H++ 4Cl—
(4)溫度過高時,反應物氨水(或雙氧水)受熱易分解
(5)(NH4)2Ti5O15+ 2 LiOH = Li2Ti5O15↓ + 2NH3·H2O(或2NH3+2H2O)
(6)20/9; (7)LiFePO4– e—=FePO4+ Li+
【解析】試題分析:(1)反應FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O中,不是非氧化還原反應,可以判斷鐵元素化合價為+2價,故答案為:+2;
(2)由于雜質(zhì)中二氧化硅不溶于鹽酸,所以濾渣A成分是二氧化硅,故答案為:SiO2;
(3)根據(jù)流程可知,TiOCl42-在溶液中加熱與水反應生成二氧化鈦沉淀,反應的離子方程式為:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-,故答案為:TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-;
(4)由于二氧化鈦與氨水、雙氧水反應生成NH4)2Ti5O15時,溫度過高,雙氧水和氨水都容易分解,所以反應溫度過高時,Ti元素浸出率下降,故答案為:溫度過高時,反應物氨水(或雙氧水)受熱易分解;
(5)根據(jù)流程圖示可知,反應3是(NH4)2Ti5O15與強氧化鋰反應生成Li2Ti5O15沉淀和氨水,反應的化學方程式為:(NH4)2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O(或2NH3+2H2O),故答案為:(NH4)2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O(或2NH3+2H2O);
(6)根據(jù)電子守恒,氧化鐵元素轉(zhuǎn)移的電子就等于鐵離子氧化草酸轉(zhuǎn)移的電子數(shù),
因此可得關系式:H2O2~H2C2O4,設雙氧水質(zhì)量為x,草酸質(zhì)量為y,
34 90
x×17% y
34y=90×x×17%,x:y=20:9,
17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比為20:9,故答案為:20:9;
(7)充電時,陽極發(fā)生氧化反應,LiFePO4失去電子生成FePO4,電極反應為:LiFePO4-e-=FePO4+Li+,故答案為:LiFePO4-e-=FePO4+Li+。
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【題目】化學與生產(chǎn)、生活等密切相關。下列說法錯誤的是( )
A.Al(OH)3可用于阻燃劑的材料
B.焊接金屬前常用氯化銨溶液處理焊接處
C.二氧化氯用作自來水的凈化與消毒
D.高錳酸鉀的稀溶液可用于治療腳癬
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【題目】有機物C4H8O2有如圖所示的轉(zhuǎn)化關系:請按要求回答下述問題
①如果A、C都能發(fā)生銀鏡反應,則C4H8O2可能的結(jié)構(gòu)簡式______________;
②如果A不能發(fā)生銀鏡反應,C氧化可得A,則C4H8O2可能的結(jié)構(gòu)簡式______________。
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【題目】下列關于單糖的說法正確的是( )
A.單糖不能水解
B.葡萄糖不能發(fā)生銀鏡反應
C.單糖都是六碳糖
D.葡萄糖與果糖互為同分異構(gòu)體,核糖與脫氧核糖也互為同分異構(gòu)體
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【題目】下列條件一定能使反應速率加快的是( )
①增加反應物的物質(zhì)的量 ②升高溫度 ③縮小反應容器的體積
④加入生成物 ⑤加入MnO2
A. ② B. ②③ C. ①②⑤ D. 全部
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【題目】化學與生活密切相關,下列應用中一定發(fā)生了氧化還原反應的是
A.食醋除去水壺的水垢B.氯氣作自來水的消毒劑
C.二氧化硫漂白草帽D.石膏點豆腐
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【題目】將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解,產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L,請回答:
(1)NO的體積為L,NO2的體積為L.
(2)將產(chǎn)生的氣體全全釋放后,向溶液中加入VmLamolL﹣1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化為沉淀,則原硝酸溶液的濃度為molL﹣1 .
(3)若銅與硝酸剛好反應完全,則原硝酸溶液的濃度為molL﹣1 .
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【題目】下列關于稀有氣體的敘述不正確的是
A.各能級電子排布為“全充滿”狀態(tài)
B.其原子與同周期ⅠA、ⅡA族元素的陽離子具有相同的核外電子排布
C.化學性質(zhì)非常不活潑
D.同周期中第一電離能最大
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【題目】溴乙烷在不同溶劑中與NaOH發(fā)生不同類型的反應,生成不同的反應產(chǎn)物.某同學依據(jù)溴乙烷的性質(zhì),用如圖實驗裝置(鐵架臺、酒精燈略)驗證取代反應和消去反應的產(chǎn)物,請你一起參與探究
實驗操作Ⅰ:在試管中加入5mL 1mol/L NaOH溶液和5mL溴乙烷,振蕩.
實驗操作Ⅱ:將試管如圖固定后,水浴加熱.
(1)用水浴加熱而不直接用酒精燈加熱的原因是___________________________________;
(2)鑒定生成物中乙醇的結(jié)構(gòu),可用的波譜是__________________,__________________;
(3)為證明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中發(fā)生的是消去反應,在你設計的實驗方案中,需要檢驗的是__________________,檢驗的方法是______________________________________(需說明所用的試劑、簡單的實驗操作及預測產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象).
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