Question

【題目】鈦酸鋰Li4Ti5O12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)來制備，工藝流程圖如下（已知氨水是氨氣的水溶液，受熱時會加快氨氣的揮發）：

（1）在“酸浸”實驗中，除了發生反應FeTiO3 + 4HCl = FeTiOCl4 + H2O，還存在另一個化學反應，其反應方程式為______________________________。

（2）在“酸浸”實驗中，鐵的浸出率結果如圖所示。

①由圖分析可知，溫度對浸出率的影響情況為：其它條件相同時，_______________________。

②當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為______℃、_____h。

（3）TiO2沉淀與雙氧水、氨水反應40min所得實驗結果如下表所示：

溫度/℃	30	35	40	45	50
TiO2 轉化率/%	92	95	97	93	88

分析數據可知：當溫度高于40℃時，TiO2轉化率________（填“變大”或“變小”），請推測出現此變化的原因可能是__________。

（4）當加入氫氧化鋰溶液時，發生了復分解反應，該反應的化學方程式為___________。

（5）用含76kg FeTiO3的鈦鐵礦，理論上可以制備Li4Ti5O12的質量為________kg。

Answer 1

【答案】MgO + 2HCl ==MgCl2 + H2O 溫度越高，浸出率越大100℃2 h變小當溫度高于40℃時，雙氧水的分解和氨水的揮發使TiO2轉化率變小2LiOH + (NH4)2Ti5O15 ===Li2Ti5O15↓+ 2NH3↑+ 2H2O46

【解析】

（1）鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質，故鹽酸會和氧化鎂反應生成氯化鎂和水，化學方程式為MgO+2HCl ==MgCl2+H2O；

（2）

①由圖分析可知，溫度對浸出率的影響情況為：其它條件相同時，溫度越高，浸出率越大；

②由圖可知，為了提高反應速率，當鐵的浸出率為70%時，所采用的實驗條件為100℃、2h；

（3）由表格中數據可知，當溫度高于40℃時，TiO2轉化率變小；出現此變化的原因可能是 當溫度高于40℃時，雙氧水的分解和氨水的揮發使TiO2轉化率變小；

（4）由工藝流程圖可知，(NH4)2Ti5O15溶液和LiOH發生復分解反應，生成Li2Ti5O15沉淀、氨氣和水，化學方程式為2LiOH + (NH4)2Ti5O15 ===Li2Ti5O15↓+ 2NH3↑+ 2H2O；

（5）76kg FeTiO3中鈦元素質量=76kg××100%=24kg，Li4Ti5O12中鈦元素的質量分數==，根據反應前后元素質量守恒可得，Li4Ti5O12的質量=24kg÷=46kg。