當(dāng)前位置： 2020年北京市人大附中高考化學(xué)三模試卷> 試題詳情

今年6月比亞迪正式發(fā)布刀片電池，大幅度提高了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程可媲美特斯拉，刀片電池采用磷酸鐵鋰技術(shù)?？衫免佽F礦【主要成分為FeTiO₃（難溶性亞鐵鹽），還含有少量MgO等雜質(zhì)】來(lái)制備LiFePO₄和Li₄Ti₅O₁₂等鋰離子電池的電極材料，工藝流程如圖。

回答下列問(wèn)題：
（1）“酸浸”后，鈦主要以TiOCl₄^2-形式存在，寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式
FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O
FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O
。
（2）TiO₂?xH₂O沉淀與雙氧水、氨水“反應(yīng)”轉(zhuǎn)化成（NH₄）₂Ti₅O₁₅溶液時(shí)，Ti元素的浸出率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，Ti元素浸出率變化的原因是
溫度過(guò)高時(shí)，雙氧水分解與氨氣逸出，導(dǎo)致Ti元素浸出率下降
溫度過(guò)高時(shí)，雙氧水分解與氨氣逸出，導(dǎo)致Ti元素浸出率下降
。
（3）“濾液②”中含有的金屬離子是
Mg²⁺、Fe²⁺
Mg²⁺、Fe²⁺
；加入雙氧水和磷酸使Fe³⁺恰好沉淀完全，即溶液中c（Fe³⁺）=1.0×10^-5mol?L^-1，此時(shí)溶液中c（PO₄）³=
1.3×10^-17mol/L
1.3×10^-17mol/L
。（FePO₄的K_sp=1.3×10）^-22
（4）寫出“高溫煅燒②”中由FePO₄制備LiFePO₄的化學(xué)方程式
2FePO₄+Li₂CO₃+H₂C₂O₄

高溫

2LiFePO₄+H₂O↑+3CO₂↑
2FePO₄+Li₂CO₃+H₂C₂O₄

高溫

2LiFePO₄+H₂O↑+3CO₂↑
。
（5）Li₂Ti₅O₁₅中Ti的化合價(jià)為+4，其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為
4
4
。
（6）作為刀片電池正極材料的磷酸鐵鋰在充、放電時(shí)的局部放大示意圖如圖，則正極電極反應(yīng)式是
Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺+xe^-=LiFePO₄
Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺+xe^-=LiFePO₄
。

【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

【答案】FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-=Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O；溫度過(guò)高時(shí)，雙氧水分解與氨氣逸出，導(dǎo)致Ti元素浸出率下降；Mg²⁺、Fe²⁺；1.3×10^-17mol/L；2FePO₄+Li₂CO₃+H₂C₂O₄

高溫

2LiFePO₄+H₂O↑+3CO₂↑；4；Li_（1-x）FePO₄+xLi⁺+xe^-=LiFePO₄

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：42引用：1難度：0.3

相似題

1．自然界中銅礦石的主要成分是FeCuS₂，還含有少量SiO₂。以該銅礦石為原料制備膽礬和鐵氧化物的工藝流程如圖所示：

已知：①K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，K_sp[Fe（OH）₂]=4.9×10^-17，K_sp[Fe（OH）₃]=2.8×10^-39，lg0.28≈-0.6；
②當(dāng)溶液中的金屬離子濃度c（Mⁿ⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1時(shí)，視為該離子沉淀完全。
回答下列問(wèn)題：
（1）銅礦石粉化的目的是

。
（2）濾渣Ⅰ的成分是

（填化學(xué)式）；膽礬的化學(xué)式為

。
（3）試劑A選用H₂O₂溶液，觀察到氧化過(guò)程中氣泡逐漸增多且消耗的H₂O₂溶液總是比理論用量要多，其原因可能是

。
（4）方案二中，粉化后煅燒過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（5）加入的試劑B若為氧化銅，氧化銅參與反應(yīng)的離子方程式為

。
（6）假設(shè)氧化后的溶液中c（Cu²⁺）=0.22mol?L^-1，調(diào)節(jié)pH值的范圍為

。
發(fā)布：2024/11/12 8:0:1組卷：39引用：2難度：0.3
解析
2．工業(yè)上以含鋅廢水（主要含 Zn²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺）為原料，通過(guò)控制條件逐一除去雜質(zhì)制備氧化鋅的工藝流程如圖：

（1）氧化 1 是為了將 Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂除去，該反應(yīng)的離子方程式是

（2）除鐵后得到的 Fe（OH）₃ 可用KClO溶液在堿性環(huán)境將其氧化得到多功能水處理劑K₂FeO₄，該反應(yīng)的離子方程式是

（3）濾渣 2 的主要成分為

（填化學(xué)式）
（4）濾液中的主要溶質(zhì)可直接用作氮肥，其化學(xué)式是

．
（5）氧化 2過(guò)程中需調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，若溶液中Cd²⁺的濃度為0.72mol?L^-1，要求溶液中殘留鐵的濃度小于2.6×10^-6 mol?L^-1，則應(yīng)調(diào)節(jié) pH的范圍為

．[已知：K_sp（Fe（OH）₃）=2.6×10^-39，K_sp（Cd（OH）₂）=7.2×10^-15]
（6）碳化在 50℃進(jìn)行得到[ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O]，碳化時(shí)所用 NH₄HCO₃ 的實(shí)際用量為理論用量的 1.1 倍，主要原因是：使 Zn²⁺充分沉淀、

．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：29引用：2難度：0.5
解析

3．“海綿鎳鋁催化劑”是一種多孔的鎳鋁合金，常用作有機(jī)催化劑．現(xiàn)以某粗鎳（含Ni、Fe、Cu及難與酸、堿溶液反應(yīng)的不溶性雜質(zhì)）為原料制取該催化劑，主要流程如圖

：25℃時(shí)，以0.1mol/L金屬離子測(cè)定得到如表數(shù)據(jù)：

物質(zhì) CuS Cu（OH）₂ Ni（OH）₂ NiS Fe（OH）₃

K_sp 6×10^-36 3×10^-19

pH 開始沉淀 4.7 7.2 1.9

沉淀完全 6.7 9.2 3.2

根據(jù)信息回答：
（1）步驟①常用熱濃硫酸進(jìn)行酸浸，寫出酸浸時(shí)金屬鎳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

．
（2）酸浸過(guò)程應(yīng)控制酸的濃度、溫度等條件，如圖是鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，溫度高于100℃時(shí)，Ni²⁺浸出率降低的原因可能是

．

（3）濾液l中含有0.8mol/LNi²⁺、0.1mol/LFe³⁺、0.1mol/LCu²⁺，步驟②的連續(xù)操作過(guò)程需要先分離出鐵元素、銅元素，再制得鎳硫化合物．為達(dá)到此目的，應(yīng)先加NaOH將溶液調(diào)節(jié)至

（填pH的取值范圍）；再加_

（選填最佳試劑的序號(hào)）．當(dāng)溶液中Ni²⁺開始形成NiS時(shí)，c（Cu²⁺）

．（忽略溶液體積變化）
A．硝酸 B．氨水 C．A1₂S₃ D．H₂S
（4）步驟③生成的Ni（CO）₄中碳的化合價(jià)與KCN中碳的化合價(jià)相同，則Ni（CO）₄中Ni的化合價(jià)為

；工業(yè)上也常用NaClO氧化NiSO₄，將制得的NiOOH熱分解后進(jìn)行還原得到Ni.ClO^-在堿性條件下氧化Ni²⁺生成NiOOH的離子方程式為

．
（5）步驟⑥的目的是降低鋁含量、獲得多孔狀的“海綿鎳鋁催化劑”，從而增強(qiáng)對(duì)氫氣的吸附性，步驟⑥的離子方程式為

．

發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：36引用：1難度：0.5

解析

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物質(zhì)		CuS	Cu（OH）₂	Ni（OH）₂	NiS	Fe（OH）₃
K_sp		6×10^-36			3×10^-19
pH	開始沉淀		4.7	7.2		1.9
pH	沉淀完全		6.7	9.2		3.2