Question

钛(₂₂Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO₃(含有少量MgO、SiO₂等杂质)，Li₄Ti₅O₁₂和LiFePO₄都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：

⑴钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是__________________________________。

⑵过程①中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________________________。

⑶过程②中固体TiO₂与双氧水、氨水反应转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_______________________。

⑷写出由滤液D生成FePO₄的离子方程式_____________________________________________

⑸由流程图可知FePO₄制备LiFePO₄的化学方程式是_________________________。

Answer

增大反应物接触面积，加快反应速率 100℃，3小时 温度过高，双氧水分解与氨气逸出导致Ti元素浸出率下降 2Fe2+ + H2O2 + 2H3PO4 = 2FePO4↓+ 2H2O + 4H+ 2FePO4 + Li2CO3 + H2C2O4 3CO2↑ + H2O + 2LiFePO4

【解析】

⑴钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，可以增大反应物接触面积，加快反应速率；

⑵由图可知，当铁的浸出率为80%时所采用的实验条件是温度和时间；

⑶温度过高，双氧水和氨水都容易分解， Ti元素浸出率下降；

⑷过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+，加入磷酸得到沉淀磷酸铁；

⑸根据质量守恒定律可得过程中FePO4制备LiFePO4的化学方程式。

⑴钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，可以增大反应物接触面积，加快反应速率；故答案为：增大反应物接触面积，加快反应速率；

⑵由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是100℃和3小时；故答案为：100℃，3小时；

⑶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，双氧水分解与氨气逸出导致Ti；

⑷过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+，加入磷酸得到沉淀磷酸铁，反应离子方程式为2Fe2+ + H2O2 + 2H3PO4 = 2FePO4 + 2H2O + 4H+，故答案为：2Fe2+ + H2O2 + 2H3PO4 = 2FePO4 + 2H2O + 4H+；

⑸过程中由FePO4制备LiFePO4，根据质量守恒定律可得化学方程式是：2FePO4 + Li2CO3 + H2C2O4 3CO2↑ + H2O + 2LiFePO4，故答案为：2FePO4 + Li2CO3 + H2C2O4 3CO2↑ + H2O + 2LiFePO4。