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钛被称为继铁、铝之后的第三金属.工业上用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,可表示为FeO•TiO2)制备钛,并得到电极材料LiFePO4的流程如图(部分生成物已略去).已知:FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-
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钛被称为继铁、铝之后的第三金属.工业上用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,可表示为 FeO•TiO2)制备钛,并得到电极材料 LiFePO4的流程如图(部分生成物已略去).

已知:FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O
(1)第①步中FeTiO3与盐酸的反应属于___(填“氧化还原”或“非氧化还原”)反应.
(2)第②步中生成TiO2的离子方程式是___.
(3)第③步中生成的气体X主要成分是___.
(4)已知:Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)△H=-770kJ•mol-1
则Mg(s)与 TiCl4(s)反应生成 Ti(s)和MgCl2(s)的热化学方程式是___;能否将第④步中的Ar换成N2,理由是___.
(5)上述流程中可循环使用的物质是___.
(6)若不考虑制备过程中铁元素的损耗,由⑥、⑦两步制备 LiFePO4的过程中,消耗双氧水(质量分数为 17%)与 H2C2O4 的质量比是___.

已知:FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O
(1)第①步中FeTiO3与盐酸的反应属于___(填“氧化还原”或“非氧化还原”)反应.
(2)第②步中生成TiO2的离子方程式是___.
(3)第③步中生成的气体X主要成分是___.
(4)已知:Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)△H=-770kJ•mol-1
则Mg(s)与 TiCl4(s)反应生成 Ti(s)和MgCl2(s)的热化学方程式是___;能否将第④步中的Ar换成N2,理由是___.
(5)上述流程中可循环使用的物质是___.
(6)若不考虑制备过程中铁元素的损耗,由⑥、⑦两步制备 LiFePO4的过程中,消耗双氧水(质量分数为 17%)与 H2C2O4 的质量比是___.
▼优质解答
答案和解析
钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,可表示为 FeO•TiO2)加入盐酸溶解过滤得到滤液A为FeCl2、TiOCl42-,加热促进水解,过滤得到沉淀TiO2,滤液 B为FeCl2溶液,TiO2和C、Cl2在高温条件下生成TiCl4和CO,所以X为CO,TiCl4在稀有气体的环境中高温条件下被镁还原生成Ti和MgCl2,电解生成镁和氯气,氯气可以在步骤③中循环利用,镁可以在步骤④中循环利用,FeCl2溶液中加入双氧水氧化亚铁离子,与磷酸反应生成磷酸铁,加入碳酸锂和草酸煅烧得到磷酸亚铁锂LiFePO4,
(1)根据反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O可知,反应中没有元素的化合价的变化,所以该反应属于非氧化还原反应,
故答案为:非氧化还原反应;
(2)根据流程可知,TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀,反应的离子方程式为:TiOCl42-+H2O
TiO2↓+2H++4Cl-,
故答案为:TiOCl42-+H2O
TiO2↓+2H++4Cl-;
(3)根据上面的分析可知,X主要成分是CO,
故答案为:CO;
(4)根据①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1,②Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)△H=-770kJ•mol-1,利用盖斯定律可知,将①×2-②可得Mg(s)与 TiCl4(s)反应生成 Ti(s)和MgCl2(s)的反应,所以该反应的反应热为△H=-641kJ•mol-1×2-(-770kJ•mol-1)=-512 kJ•mol-1,热化学方程式是2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512 kJ•mol-1;因为镁能与氮气反应生成氮化镁,所以不能将第④步中的Ar换成N2,
故答案为:2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512 kJ•mol-1;不能,镁会与氮气发生反应;
(5)根据上面分析可知,上述流程中可循环使用的物质是Mg、Cl2,
故答案为:Mg、Cl2;
(6)根据电子守恒,氧化铁元素转移的电子就等于铁离子氧化草酸转移的电子数,
因此可得关系式:H2O2~H2C2O4,设双氧水质量为x,草酸质量为y,
H2O2 ~H2C2O4,
34 90
x×17% y
34y=90×x×17%,x:y=20:9,
17%双氧水与H2C2O4的质量比为20:9,
故答案为:20:9.
(1)根据反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O可知,反应中没有元素的化合价的变化,所以该反应属于非氧化还原反应,
故答案为:非氧化还原反应;
(2)根据流程可知,TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀,反应的离子方程式为:TiOCl42-+H2O
| ||
故答案为:TiOCl42-+H2O
| ||
(3)根据上面的分析可知,X主要成分是CO,
故答案为:CO;
(4)根据①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1,②Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)△H=-770kJ•mol-1,利用盖斯定律可知,将①×2-②可得Mg(s)与 TiCl4(s)反应生成 Ti(s)和MgCl2(s)的反应,所以该反应的反应热为△H=-641kJ•mol-1×2-(-770kJ•mol-1)=-512 kJ•mol-1,热化学方程式是2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512 kJ•mol-1;因为镁能与氮气反应生成氮化镁,所以不能将第④步中的Ar换成N2,
故答案为:2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512 kJ•mol-1;不能,镁会与氮气发生反应;
(5)根据上面分析可知,上述流程中可循环使用的物质是Mg、Cl2,
故答案为:Mg、Cl2;
(6)根据电子守恒,氧化铁元素转移的电子就等于铁离子氧化草酸转移的电子数,
因此可得关系式:H2O2~H2C2O4,设双氧水质量为x,草酸质量为y,
H2O2 ~H2C2O4,
34 90
x×17% y
34y=90×x×17%,x:y=20:9,
17%双氧水与H2C2O4的质量比为20:9,
故答案为:20:9.
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