1、填空题 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Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：?
时间:2017-07-27 09:36:05
1、填空题 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Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：?600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/q4o0iegps52.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是?。
（2）滤渣A的成分是?。
（3）滤液B中TiOCl42- 转化生成TiO2的离子方程式是?。
（4）反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是?。600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/1irlm1ifq5j.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
（5）反应③的化学方程式是?。
（6）由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是?。
（7）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＋3LiFePO4600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/iaepvge5qlr.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">Li7Ti5O12＋3FePO4
该电池充电时阳极反应式是?。
参考答案：（12分，每空2分）
（1）+2
（2）SiO2
（3）TiOCl42-＋H2O 600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/2bd4g5xrnoy.png\" style=\"vertical-align:middle;\">TiO2↓＋2H+＋4Cl-
（4）温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解
（5） (NH4)2Ti5O15＋2LiOH＝Li2Ti5O15↓＋2NH3·H2O（或2NH3＋2H2O）
（6）20/9（1分）
（7）LiFePO4 – e-＝FePO4＋Li+（1分）
本题解析：（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。
（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?。
（4）TiOCl42- 转化为TiO2时，需要加入反应物双氧水、氨水，这两种物质受热易分解。
（5）(NH4)2Ti5O15为铵盐，LiOH为强碱，发生复分解反应，根据反应规律，即可写出化学方程式。
（6）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÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9。
（7）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+。
本题难度：困难
2、简答题 氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料．粉末状的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3气的混合物反应制取．粉末状Si3N4对空气和水都不稳定，粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性的酸；粉末状Si3N4与空气接触能产生N2和另外一种物质．但是，将粉末状Si3N4和适量MgO（难熔）在230℃1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料．
（1）写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的反应方程式：______．
（2）分别写出粉末状Si3N4和H2O及O2反应的方程式：______；______．
（3）为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀？
参考答案：（1）SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应生成Si3N4，其化学方程式为：3SiCl4+4NH3═Si3N4+12HCl；故答案为：3SiCl4+4NH3═Si3N4+12HCl；
（2）粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体是氨气和一种难溶性的酸是硅酸，其反应方程式为：Si3N4+9H2O═3H2SiO3+4NH3；粉末状Si3N4与空气接触能产生N2和另外一种物质，根据原子守恒可知为二氧化硅，其反应方程式为Si3N4+3O2═3SiO2+2N2；
故答案为：Si3N4+9H2O═3H2SiO3+4NH3；Si3N4+3O2═3SiO2+2N2；
（3）因为在加压和加热条件下Si3N4颗粒表面生成了SiO2，与MgO一起形成致密的氧化物保护膜，使固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀；
故答案为：在加压和加热条件下Si3N4颗粒表面生成了SiO2，与MgO一起形成致密的氧化物保护膜．
本题解析：
本题难度：一般
3、填空题 选修：化学与技术】（金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀等性质被广泛用在高新科技材料和航天领域中。“硫酸法”生产钛的原料是钛铁矿(主要成分是：FeTiO3，还含有少量Mn、Zn、Cr、Cu等重金属元素及脉石等杂质)；主要生产流程如下：600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/x4u5cye3nzn.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
已知反应：①将钛铁矿与浓H2SO4煮解：FeTiO3＋2H2SO4(浓)△TiOSO4(硫酸氧钛)＋FeSO4＋2H2O。②加水热分解硫酸氧钛：TiOSO4＋(n＋1)H2O△TiO2·nH2O＋H2SO4。
请回答下列问题：
（1）副产品甲是____________，可循环利用的物质是___________________________。
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是_______________________________________。
（3）写出中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应的方程式为：________________。
（4）“硫酸法”生产钛排放的废液对水体有哪些污染，请指出主要的两点：
①_________________________________；②_______________________________。
针对其中一项污染，提出处理的方法：?。
参考答案：（1）FeSO4·7H2O（名称、俗名亦可） 硫酸（H2SO4）
（2）防止Fe2+被氧化（合理答案均计分）
（3）TiO2＋2Cl2＋2C高温TiCl4＋2CO（3分）（写CO2也给分）
（4）①酸污染?②重金属离子（Cu2+、Cr3+等）污染（合理答案均计分）
中和法、沉淀法（合理答案均计分）
本题解析：（1）从流程图硫酸与过量的铁反应可知，副产品甲是FeSO4·7H2O，可循环利用的物质是硫酸。
（2）生产流程中加入铁屑的目的是防止Fe2+被氧化；
（4）“硫酸法”是酸性，会产生酸污染；与Ti共存的其它重金属的废液对水 体有污染。
产生酸污染可以加入石灰中和，重金属离子污染可通过沉淀法除去。
本题难度：困难
4、选择题 在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KCl600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060709/dwbeq0ozqpy.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">NaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。
| 物质 | K | Na | KCl | NaCl |
| 熔点（℃） | 63.6 | 97.8 | 770 | 801 |
| 沸点（℃） | 774 | 883 | 1 500 | 1 413 |
参考答案：C
本题解析：K、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K气化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。应在801℃～883℃间合理。
本题难度：一般
5、填空题 功能高分子材料是指既具有传统高分子材料的机械功能，又具有某些_______的高分子材料，常见的功能高分子材料有 __________、____________、_____________等。
参考答案：独特功能 ；强吸水性树脂 ；高分子分离膜 ；医用高分子材料
本题解析：
本题难度：简单