工艺流程图题型突破
1、【2017新课标1卷】(14分)
Li4Ti5O12和LiFePO4都就就是锂离子电池得电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“酸浸”实验中,铁得浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁得浸出率为70%时,所采用得实验条件为___________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以SKIPIF10形式存在,写出相应反应得离子方程式__________________。
(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·xH2O转化率%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高得原因__________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti得化合价为+4,其中过氧键得数目为__________________。
(5)若“滤液②”中SKIPIF1<0,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使SKIPIF10恰好沉淀完全即溶液中SKIPIF10,此时就就是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2得Ksp分别为SKIPIF1<0。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4得化学方程式。
【答案】(1)100℃、2h,90℃,5h(2)FeTiO3+4H++4Cl?=Fe2++SKIPIF1<0+2H2O
(3)低于40℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降(4)4
(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(SKIPIF10)=SKIPIF10mol·L?1=1、3×10–17mol·L?1,c3(Mg2+)×c2(SKIPIF10)=(0、01)3×(1、3×10–17)2=1、7×10–40Ksp,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
(4)Li2Ti5O15中Li为+1价,O为–2价,Ti为+4价,过氧根(SKIPIF10)中氧元素显–1价,设过氧键得数目为x,根据正负化合价代数和为0,可知(+1)×2+(+4)×5+(–2)×(15–2x)+(–1)×2x=0,解得:x=4;
(5)Ksp=c(Fe3+)×c(SKIPIF10)=1、3×10–2,则c(SKIPIF10)=SKIPIF1<0=1、3×10–17mol/L,Qc=c3(Mg2+)×c2(SKIPIF1<0)=(0、01)3×(1、3×10–17)2=1、69×10–40<1、0×10–24,则无沉淀。
(6)高温下FePO4与Li2CO3和H2C2O4混合加热可得LiFePO4,根据电子守恒和原子守恒可得此反应得化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。
【名师点睛】工艺流程题,就就就是将化工生产过程中得主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关得化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系得化工工艺试题。制备类工艺流程题一般由多步连续得操作组成,每一步操作都有其具体得目标、任务。审题得重点要放在与题设有关操作得目标、任务上,分析时要从成本角度(原料就就是否廉价易得)、环保角度(就就是否符合绿色化学得要求)、现实角度等方面考虑;解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答得试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或就就是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。
2、【2017新课标3卷】(15分)
重铬酸钾就就是一种重要得化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿得主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
回答下列问题:
(1)步骤①得主要反应为:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3SKIPIF10Na2CrO4+Fe2O3+CO2+