Question

【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)來制備,工藝流程如下:

回答下列問題:

(1)“酸浸”后，鈦主要以TiOCl42-形式存在，寫出相應反應的離子方程式_______。

(2)Li2Ti5O15中過氧鍵的數目為4，其中Ti的化合價為______。

(3)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入雙氧水和磷酸(設溶液體積增加1倍)，使Fe2+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此時_____(填“有”或“無”)Mg3(PO4)2沉淀生成。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-2、1.0×10-2。

(4)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式_________。

(5)TiO2·xH2O加熱制得的粗TiO2是電解法生產金屬鈦的一種較先進的方法，電解液為某種可傳導02-離子的熔融鹽，原理如圖所示，則其陰極電極反應為:_______，電解過程中陽極電極上會有氣體生成，該氣體可能含有____________。

Answer 1

【答案】 FeTiO3+ 4H++4Cl = Fe2++ TiOCl42 + 2H2O +4 無 2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑ TiO2+4e-=Ti+2O2- O2、CO、CO2

【解析】（1）“酸浸”后，鈦主要以TiOCl42-形式存在，相應反應的離子方程式為FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O，故答案為：FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O；

（2）Li2Ti5O15中Li的化合價為+1，有4個過氧鍵，說明有8個O原子的化合價為-1,7個O原子的化合價為-2，由化合價的代數和為0可知，,Ti元素的化合價之和為20，所以Ti的化合價為+4，故答案為：+4。

（3）Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1.0×10-5，由Ksp（FePO4），可知，

故沒有沉淀生成。

（4）高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式為2FePO4 + Li2CO3+ H2C2O42LiFePO4+ H2O↑+ 3CO2↑

（5）電解時，陰極發生還原反應生成Ti，電極方程式為TiO2+4e-=Ti+2O2-，陽極發生氧化反應，電極方程式為2O2-+4e-=O2，陽極生成O2，由于陽極材料為石墨，則氧氣和石墨反應可生成CO、CO2等，故答案為：TiO2+4e-=Ti+2O2-；O2、CO、CO2。