Question

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO·TiO₂），含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂LiTi₅0₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄）的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O

(I)化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是             。

（2）滤渣A的成分是____      。滤渣A的熔点大于干冰的原因是            。

（3）滤液B中TiOCI₄^2-转化生成Ti0₂的离子方程式是                     。

（4）由滤液D制备LiFeP0₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂0₄的质量比是          。

（5）若采用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)作电极组成电池，其工作原理为：Li₄Ti₅O₁₂+3LiFePO₄LiTi₅0₁₂+3FePO₄。该电池充电时阳极反应                   .

Answer

（1）+2（2）SiO2；SiO2是原子晶体、干冰是分子晶体，原子晶体的熔点比分子晶体的高；（3）TiOCl42-＋H2OTiO2↓＋2H+＋4Cl-（4）20/9（1分）

（5）LiFePO4–e-＝FePO4＋Li+

【解析】

试题分析：（1）根据题目所给信息：可表示为FeO·TiO2，可知Fe的化合价为：+2。

（2）FeTiO3、MgO、CaO与HCl反应，剩下的固体只有SiO2。SiO2是原子晶体、干冰是分子晶体，原子晶体的熔点比分子晶体的高

（3）过滤后未加其他反应物，所以TiOCl42-与H2O反应，生成TiO2，同时生成H+、Cl‾。方程式为TiOCl42-＋H2OTiO2↓＋2H+＋4Cl-

（4）分析反应流程，H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，H2C2O4把Fe3+还原为Fe2+，H2O2中O由-1价变为-2价，H2C2O4由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H2O2) × 17 ÷ 200 g/mol × 2 = m(H2C2O4) ÷ 90 g/mol × 2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9。

（5）电池充电时阳极反应为失电子反应，LiFePO4中Fe失去1个电子，由+2价变为+3价，生成FePO4，同时得到Li+。阳极反应为LiFePO4– e-＝FePO4＋Li+。

考点：本题考查化学工艺流程、氧化还原反应计算、电极反应。