Question

15．鈦酸鋰（Li₂TiO₃）白色粉末、熔點(diǎn)1520～1564℃、不溶于水，具有極強(qiáng)的助溶性質(zhì)．利用鋰輝石（主要成份Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含有少量雜質(zhì)MgO、Fe₂O₃等）制備鈦酸鋰的流程如圖：

（1）鈦酸鋰（Li₂TiO₃）中鈦元素化合價(jià)為+4．
（2）對(duì)鋰輝石進(jìn)行焙燒主要目的之一是使Al₂O₃變性而不與酸反應(yīng)，為了焙燒充分可以采取的措施是研磨．（寫一條即可）
（3）寫出酸浸時(shí)Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的離子方程式Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺⁺+3H₂O．
（4）水浸時(shí)加入碳酸鈣是調(diào)整pH，主要使Fe³⁺（填離子符號(hào)）沉淀．濾渣B為MgCO₃、CaCO₃、Mg（OH）₂（填化學(xué)式）．
（ K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11、K_sp[MgCO₃]=6.8×10^-6、K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）
（5）步驟①中控制H₂TiO₃與LiOH•H₂O物質(zhì)的量之比為1：2投料即可．
（6）新型鈦酸鋰Li₄Ti₅O₁₂是“壽命最長”的電池負(fù)極材料，當(dāng)Li⁺遷入時(shí)，該電極則得到電子（填“得到電子”或“失去電子”）．

Answer 1

分析 已知鋰輝石（主要成分為Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）為原材料制備Li₂CO₃的工藝流程：焙燒Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂使Al₂O₃變性，加硫酸，浸取，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-，另含有Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等雜質(zhì)，在攪拌下加入石灰石調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，然后轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾，Na₂CO₃溶液加入浸出液中，鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，鈣離子轉(zhuǎn)化為碳酸鈣沉淀，濾渣B為MgCO₃、CaCO₃、Mg（OH）₂，過濾得硫酸鋰溶液，再加氫氧化鈉溶液得到LiOH•H₂O，與H₂TiO₃反應(yīng)得到碳酸鋰，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）鈦酸鋰（Li₂TiO₃）中氧元素-2價(jià)，氫元素+1價(jià)，化合物化合價(jià)代數(shù)和為0，則鈦元素化合價(jià)為+4價(jià)；
故答案為：+4；
（2）研碎可是焙燒充分；
故答案為：研磨；
（3）酸浸時(shí)Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺⁺+3H₂O；
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺⁺+3H₂O；
（4）水浸時(shí)加入碳酸鈣是調(diào)整pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，Na₂CO₃溶液加入浸出液中，鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀和MgCO₃沉淀，多余的鈣離子轉(zhuǎn)化為CaCO₃沉淀，故渣B為MgCO₃、CaCO₃、Mg（OH）₂；
故答案為：CaCO₃、Mg（OH）₂；
（5）H₂TiO₃與LiOH•H₂O反應(yīng)得到碳酸鋰，反應(yīng)為：H₂TiO₃+2LiOH•H₂O=Li₂TiO₃+4H₂O，則控制H₂TiO₃與LiOH•H₂O物質(zhì)的量之比為1：2；
故答案為：1：2；
（6）陽離子移向與得電子一極，新型鈦酸鋰Li₄Ti₅O₁₂是“壽命最長”的電池負(fù)極材料，當(dāng)Li⁺遷入時(shí)，該電極則得到電子；
故答案為：得到電子．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、原電池原理等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．