問題詳情:
鈦*鋰電池應用廣泛, 電池放電後負極材料主要含有Li4Ti5O12、 鋁箔及少量Fe, 可通過下列工藝流程回收鈦、 鋰。回答下列問題:
(1) Li4Ti5O12中, Ti元素的化合價為___, 濾液1中含金屬的*離子是___(填離子符號)。
(2) *浸時 Li4Ti5O12發生的反應是: Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O2=2Li2SO4+5SO4+7H2O, 該反應是否屬於氧化還原反應?___(填 “是” 或 “否”); 濾渣1是___。
(3) 向SO4溶液中加入Na2SO3溶液發生反應的離子方程式為___。
(4) 向TiOSO4溶液中通入NH3發生反應的離子方程式為___。
(5) 沉澱TiO(OH)2用蒸餾水洗滌的目的是___。
(6) 萃取時, 温度對萃取率的影響如圖所示。由圖分析知實驗時選擇在常温下進行即可, 理由是__。
(7)“萃取” 和 “反萃取” 可簡單表示為:2++2(HA)2(HA2)2+2H+,則反萃取過程中加入的試劑X是___。
【回答】
+4 AlO2-或Al(OH)4 - 否 Fe(OH)3 TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+ 除去沉澱表面硫*鹽雜質 因常温下鈦的萃取率已經比較高(90%以上),温度升高對萃取率的增加幅度很小,所以不必升温 H2SO4
【分析】
由流程圖可知,鈦*鋰電池放電後負極材料主要含有Li4Ti5O12、 鋁箔及少量Fe,加入*氧化*溶液鹼浸,鋁箔溶於*氧化*溶液生成偏鋁**和*氣,其他成分不溶於鹼,過濾後濾液含有偏鋁**溶液;鹼浸後的固體加入硫*和過氧化**浸氧化,Fe轉化為Fe3+,加入*氧化*溶液調pH生成Fe(OH)3沉澱過濾除去,*浸時 Li4Ti5O12發生的反應是: ,經萃取和反萃取得到TiO(H2O2)SO4,水相中加入碳**溶液得到Li2CO3沉澱;在TiO(H2O2)SO4溶液中加入亞硫**溶液還原得到TiOSO4,再通入氨氣產生TiO(O H)2沉澱,過濾後經蒸餾水洗去表面吸附的硫*鹽,再經乾燥、煅燒得到納米TiO2,據此分析解答。
【詳解】
(1) Li4Ti5O12中,Li為+1價,O為-2價,則 Ti元素的化合價為(122-1)5=+4;根據以上分析,鹼浸時鋁箔溶於*氧化*溶液生成偏鋁**,過濾後濾液含有偏鋁**溶液,所以濾液1中含金屬的*離子是AlO2-,
因此,本題正確*是:+4;AlO2-;
(2) 由反應方程式 , 可知,反應前後元素化合價沒發生變化,所以該反應不是氧化還原反應;
鹼浸後的固體加入硫*和過氧化**浸氧化,Fe轉化為Fe3+,加入*氧化*溶液調pH生成Fe(OH)3沉澱過濾除去,故濾渣1是Fe(OH)3,
因此,本題正確*是:否;Fe(OH)3;
(3) SO4與Na2SO3溶液發生氧化還原反應,反應的離子方程式為2++SO32-=TiO2++SO42-+H2O,
因此,本題正確*是:2++SO32-=TiO2++SO42-+H2O;
(4) 由流程可知,TiOSO4溶液中通入NH3發生反應生成TiO(OH)2沉澱,反應的離子方程式為TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+,
因此,本題正確*是:TiO2++2NH3+ 2H2O=TiO(OH)2↓+2NH4+ ;
(5) 沉澱TiO(OH)2表面會吸附溶液中的硫*鹽,所以要用蒸餾水洗滌除去雜質,
因此,本題正確*是:除去沉澱表面硫*鹽雜質;
(6) 由温度對萃取率的影響圖可知,常温下鈦的萃取率已經比較高(90%以上),温度升高對萃取率的增加幅度很小,所以不必升温,實驗時選擇在常温下進行即可,
因此,本題正確*是:因常温下鈦的萃取率已經比較高(90%以上),温度升高對萃取率的增加幅度很小,所以不必升温;
(7) 2++2(HA)2(HA2)2+2H+,根據平衡移動原理,反萃取過程是使平衡逆向移動,可以採取增大生成物濃度得方法,即增大*離子濃度,加入的試劑X是H2SO4,
因此,本題正確*是:H2SO4。
知識點:氧化還原反應方程式的配平
題型:綜合題