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

回答下列問題:

(1)濾渣1為_______________,操作A為_________________,向濾液②中加入雙氧水的作用是___________________________________。

(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOCl42-形式存在,寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________。

(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40 min所得實驗結(jié)果如下表所示:

溫度/℃

30

35

40

45

50

TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率%

92

95

97

93

88

分析40℃時TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因_______________________________。

(4)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_____________________________________________(列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

【答案】SiO2過濾將Fe2+氧化為Fe3+FeTiO3+ 4H+ + 4Cl=Fe2++ TiOCl42 + 2H2O低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降Fe3+恰好沉淀完全時,c(PO43-)=mol·L1=1.3×10-17 mol·L1,c3(Mg2+c2(PO43-)=(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40Ksp Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀

【解析】

(1)主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì),其中SiO2不溶于酸,所以濾渣為SiO2;濾液1中鈦粒子水解生成沉淀,因此分離方法是過濾;雙氧水具有氧化性,濾液中含有亞鐵離子,因此,加入雙氧水的作用是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+;

(2)酸浸后,FeTiO3溶于酸,反應(yīng)方程式為:FeTiO3+ 4H+ + 4Cl=Fe2++ TiOCl42 + 2H2O;

(3)溫度是影響速率的主要因素,但雙氧水在高溫下易分解、氨水易揮發(fā),即原因低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降;

(4)Fe3+恰好沉淀完全時,根據(jù) 可知

c(PO43)=mol·L1=1.3×10-17 mol·L1,c3(Mg2+c2(PO43-)=(0.01)3×(1.3×10-17)2=1.7×10-40Ksp Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀。

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】某化學(xué)小組欲進(jìn)行如下的實驗探究金屬與濃硫酸反應(yīng)。試回答下列問題:

(1)利用上圖裝置研究銅與濃硫酸反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________。

(2)C裝置的作用___________________

(3)將上述實驗中的銅改為鐵,在常溫下進(jìn)行,無明顯現(xiàn)象,其原因是_______________。在加熱條件下,實驗的后階段可觀察到倒立的漏斗邊沿有氣體冒出,該氣體可能為_______

(4)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、Al2O3及不溶于強酸的SiO2)可制備Fe2O3。用稀鹽酸浸取爐渣,過濾;濾液先氧化,再加入過量NaOH溶液,過濾,將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。據(jù)以上信息回答下列問題:

a.除去Al3+的離子方程式是______________________________。

b.步驟②中濾液氧化的目的是_____________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】SO2是國內(nèi)外允許使用的一種食品添加劑,在食品工業(yè)中發(fā)揮著護(hù)色、防腐、漂白和抗氧化的作用。我國對于SO2的添加量有明確規(guī)定(如圖所示)。

某研究小組用圖裝置對市售黃花菜中的SO2進(jìn)行測定。其中,溶液X為黃花菜進(jìn)行充分浸泡后所得淺黃色浸泡液,Y為加入的試劑。(Y的濃度及體積均未標(biāo)出)查閱資料發(fā)現(xiàn),在水溶液中正四價硫元素主要以SO32-形式存在,且SO2SO32-化學(xué)性質(zhì)相似。因此,該小組同學(xué)將SO2的測定問題轉(zhuǎn)化為溶液中SO32-的測定。

(1)結(jié)合化學(xué)知識解釋浸泡液X中存在SO32-的原因是______。

(2)甲同學(xué)預(yù)測可用Na2S溶液驗證X中是否含有SO32-,該預(yù)測應(yīng)用的是Na2S______性。查閱資料發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)較為復(fù)雜,因此未做進(jìn)一步驗證。

(3)乙同學(xué)為驗證X中是否含有SO32-,進(jìn)行了實驗i:

實驗序號

試劑Y

現(xiàn)象

i

酸性KMnO4溶液

根據(jù)實驗i 的現(xiàn)象得出結(jié)論:X中含有SO32-。實驗i的現(xiàn)象是________,SO32-在反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為_________

(4)丙同學(xué)認(rèn)為也可以用H2O2溶液來驗證X中是否含有SO32-,進(jìn)行了實驗ii:

實驗序號

操作

現(xiàn)象

ii

a.向X中加入適量H2O2溶液,振蕩

無明顯現(xiàn)象

b.繼續(xù)滴加 ,振蕩

無明顯現(xiàn)象

c.再滴加 ,振蕩

白色沉淀

通過實驗ii可證明X中含有SO32-,寫出操作b、c中滴加試劑的化學(xué)式____、 _____ 。

(5)丁同學(xué)認(rèn)為丙的實驗方案不嚴(yán)謹(jǐn),設(shè)計了對比實驗,證明了X中含有SO32-。實驗的方案是(從操作、現(xiàn)象、結(jié)論方面描述)________ 。

(6)為測定市售黃花菜中SO2含量,進(jìn)行實驗ⅳ:

實驗序號

操作

a.50克黃花菜研碎,用一定濃度氫氧化鈉溶液浸泡;

b.加稀硫酸酸化;

c.加入淀粉指示劑;

d.用濃度為0.01mol/LI2溶液滴定,消耗0.01mol/LI2溶液5.00 mL。

查閱資料發(fā)現(xiàn):碘元素的常見價態(tài)有-1,0,+1,+3,+5,+7。

將黃花菜用氫氧化鈉溶液浸泡的目的是(用化學(xué)方程式表示)__________。

寫出滴定反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

該市售黃花菜中SO2殘留量是________毫克/千克。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】25℃時。有c(CH3COOH)+ c(CH3COO)=0.1mol/L的醋酸、醋酸鈉混合溶液,c(CH3COOH)、c(CH3COO) 與pH的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)溶液的敘述不正確的是。

A. pH=5.5的溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO)>c(H+)>c(OH)

B. 溶液中:c(H+)+ c(Na+)=c(CH3COO)+c(OH)

C. 由W點可以求出25℃時CH3COOH的電離常數(shù)

D. pH=4的溶液中: c(H+)+ c(Na+)+c(CH3COOH)=0.1mol/L

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】氫氣是一種理想的“綠色能源”,利用氫能需要選擇合適的儲氫材料。目前正在研究和使用的儲氫材料有鎂系合金、稀土系合金等。

(1)已知,Mg(s) +H2(g)==MgH2(s) △H=-74.5kJ/mol

Mg2Ni(s) + 2H2(g)==Mg2NiH4(s) △H=-64.4kJ/mol

MgNi(s)+ 2MgH2(s)==2Mg(s)+ Mg2NiH4(s) △H=____kJ/mol。

(2)儲氫材料Mg(AlH4)2在110~200℃的反應(yīng)為:Mg(AlH4)2==MgH2+2Al+3H2↑。反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移3mol電子時,產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_____________L。

(3)鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣形成氫化物:LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s) △H<0,欲使LaNi5H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動原理,可改變的條件是_________(填字母編號)。

a.增加LaNi5H6(s)的量 b.升高溫度 c.減小壓強 d.使用催化劑

(4)儲氫還可借助有機物,如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來實現(xiàn)脫氫和加氫:

①某溫度下,向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷,起始濃度為amol·L-1,平衡時苯的濃度為b mol·L-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_____________(用含a、b的代數(shù)式表示)。

②一定條件下,下圖裝置可實現(xiàn)有機物的電化學(xué)儲氫(忽略其它有機物)。A是電源的__________極(填“正”或“負(fù)”);電解過程中產(chǎn)生的氣體F為________(填化學(xué)式):電極D上發(fā)生的電極反應(yīng)為____________

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列實驗不合理的是

A. 用濃硫酸干燥SO2,選③

B. 從食鹽溶液中獲取NaCl,選②

C. 除去自來水中的Cl-,制純凈水,選④和①

D. 除去Fe(OH)3膠體中的難溶物,選④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】根據(jù)下面的反應(yīng)路線及所給信息填空。

(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是 ,名稱是 。

(2)①的反應(yīng)類型是 ,③的反應(yīng)類型是 。

(3)反應(yīng)④ 的化學(xué)方程式是 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某香料I的一種合成路線如下:

回答下列問題:

(1)C的名稱為______________;H所含官能團(tuán)名稱是______________。

(2)B→C的反應(yīng)類型是______________;寫出I的結(jié)構(gòu)簡式:______________

(3)G分子最多有______________個原子共平面。

(4)寫出A→B的化學(xué)方程式:____________________________。

(5)J是I的同分異構(gòu)體,同時滿足下列條件的J的結(jié)構(gòu)有_______種。其中,一種核磁共振氫譜有6個峰且峰的面積之比為1∶1∶1∶2∶2∶3的結(jié)構(gòu)簡式為______________

①能使溴的四氯化碳溶液褪色

②能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生CO2

③屬于芳香族化合物,且苯環(huán)上的一氯代物只有2種

(6)參照上述流程,以乙烯和OHC-CHO為原料合成HOOCCH=CHCOOH,設(shè)計合成路線:___________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】烷烴可以由相應(yīng)的烯烴經(jīng)催化加氫得到,有一種烷烴A,分子式為C9H20,它卻不能由任何C9H18的烯烴催化加氫得到。而另有A的三個同分異構(gòu)體B1、B2、B3,分別可以而且只能由一種相應(yīng)的烯烴催化加氫得到,推斷并寫出A、B1、B2、B3的結(jié)構(gòu)簡式為:A________,B1______________,B2__________,B3_________。

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同步練習(xí)冊答案