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使用次数:270
更新时间:2022-09-02
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1.

磷酸亚铁锂 (LiFePO 4 ) 是重要的俚电池正极材料,一种利用硫酸法生产钛白粉过程的副产物硫酸亚铁 ( 含钛、铜、锰、铅、锌、钙、镁等杂质离子 ) 制备磷酸亚铁锂的生产流程如图。

常温下各种硫化物溶度积常数如表:

物质

FeS

MnS

CuS

PbS

ZnS

K sp

6.3×10 -18

2.5×10 -13

1.3×10 -36

3.4×10 -28

1.6×10 -24

回答下列问题:

(1) 操作 1 、操作 2 的实验操作名称为 ____

(2) 加入 Na 2 S 溶液的目的是 ____ ,聚丙烯的作用是 ____

(3) 向滤液 2 中加入 NaOH 溶液需控制溶液的 pH≤2.2 ,其原因为 ____ ;反应生成 FePO 4 •2H 2 O 的离子方程式为 ____

(4) 已知: K sp (MgF 2 )=9×10 -9 K sp (CaF 2 )=1.5×10 -10 。若取 1.0L 废液,测得 Ca 2+ 浓度为 0.02mol/L Mg 2+ 浓度为 0.01mol/L ,则至少需加入 ____gNaF 才能使废液中 Mg 2+ 沉淀完全 ( 当离子浓度 ≤1×10 -5 mol·L -1 ,可认为沉淀完全 )

(5) 锂离子电池在充电时, LiFePO 4 ____( ”) 极,脱出部分 Li + ,进而形成 Li 1-x FePO 4

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题型:综合题
知识点:离子反应
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【答案】

(1) 过滤

(2) 除去溶液中的 Cu 2+ Pb 2+ Zn 2+ Fe 3+ 还原成 Fe 2+

(3)     pH 偏大时,会生成 Fe(OH) 3 ,使制备的 FePO 4 •2H 2 O 质量较差 2Fe 2+ +2H 3 PO 4 +2H 2 O+H 2 O 2 =2FePO 4 •2H 2 O↓+4H +

(4)3.78

(5)

【分析】加入 Na 2 S 除去溶液中的 Cu 2+ Pb 2+ Zn 2+ ,沉淀为 CuS PbS ZnS ,加入磷酸酸化过滤出二氧化钛,亚铁离子与双氧水和 NaOH 溶液反应生成 FePO 4 ∙2H 2 O ,聚丙烯可将 Fe 3+ 还原成 Fe 2+ ,加入碳酸锂反应得到磷酸亚铁锂;

1

由生产流程图知操作 1 、操作 2 是分离固体和液体混合物的方法,是过滤;

2

加入 溶液的目的是除去杂质离子,但不影响溶液中 的含量,结合题给硫化物溶度积常数可知能够除去的杂质离子为 ;由流程知加入碳酸锂和聚丙烯后生成磷酸亚铁锂,铁元素价态降低,故加入聚丙烯的作用是将 还原成

3

酸性条件下过氧化氢将 氧化成 易水解, pH 过大时主要生成氢氧化铁沉淀,产品质量较差。由流程图知,向滤液 2 中加入磷酸、双氧水与 发生氧化还原反应生成磷酸铁晶体,反应的离子方程式为

4

若取 废液,测得 浓度为 浓度为 ,加入 生成 0 沉淀,消耗 ,沉淀后溶液中的 ,其物质的量为 ,则至少需要加入 的质量为 ,则 的质量为

5

锂离子电池充电时, 生成 ,铁元素化合价升高作阳极。

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 离子反应 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 离子反应的定义
定义:

凡是有离子参加或离子生成的反应都是离子反应。
离子反应包括:复分解反应、氧化还原反应、络合反应、双水解反应
◎ 离子反应的知识扩展
凡是有离子参加或离子生成的反应都是离子反应
包括:复分解反应、氧化还原反应、络合反应

◎ 离子反应的知识拓展
常见阳离子的检验方法:
离子 检验试剂 实验步骤 实验现象 离子方程式 
K+ 焰色反应 ①铂丝在火焰上灼烧至原火焰色②蘸取溶液,放在火焰上灼烧,观察火焰颜色。 浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色) ——
Na+ 焰色反应 火焰分别呈黄色
NH4+ NaOH溶液(浓) 向未知溶液中加入NaOH浓溶液并加热 生成有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 NH4++OH-=NH3↑+H2O
Al3+ 加NaOH溶液 向未知溶液中加入NaOH溶液 加入适量NaOH溶液后生成白色沉淀,该沉淀溶于过量NaOH溶液中

Al3++3OH-=Al(OH)3

Cu2+ 浓氨水 向未知溶液中加入浓氨水 加入适量浓氨水后生成蓝色沉淀,该沉淀溶于过量浓氨水中,溶液呈深蓝色

Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓   Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O

Ag+ ①稀盐酸或可溶性盐酸盐②稀HNO3③氨水 向未知溶液中加入稀盐酸再加入稀HNO3向过滤出的沉淀中加氨水 生成白色沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+ Ag++Cl-=AgCl↓
Ba2+ 稀H2SO4或可溶性酸盐溶液 向未知溶液中加入稀H2SO4再加入稀HNO3 产生白色沉淀,且沉淀不溶于稀HNO3 Ba2++SO42-=BaSO4
Fe3+ KSCN溶液 向未知溶液中加入KSCN溶液或加NaOH溶液或加苯酚 变为血红色溶液 Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
加NaOH溶液 产生红褐色沉淀 Fe3++3OH-=Fe(OH)3
加苯酚 溶液显紫色 Fe3++6C6H6OH→[Fe(C6H5O)]3-+6H+
Fe2+ ①加NaOH溶液 向未知溶液中加入NaOH溶液并露置在空气中 开始时生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓  4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
②KMnO4 (H+)溶液 向未知溶液中加入KMnO4(H+)溶液 KMnO4(H+)紫色褪去 MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
③K3[Fe(CN)6] 向未知溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液 出现蓝色Fe3[Fe(CN)6]2沉淀 3Fe2++2[Fe(CN)6]-=Fe3[Fe(CN)6]2
④KSCN溶液,新制的氯水 加入KSCN溶液,新制的氯水 加入KSCN溶液不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3

常见阴离子的检验方法:
离子 检验试剂 实验步骤 实验现象 离子方程式
CO32- ①BaCl2溶液、稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出无色无味气体 Ba2++CO32-=BaCO3↓ BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O
②稀盐酸、Ca(OH)2溶液 加入稀盐酸后放出的气体通入使澄清的Ca(OH)2溶液 加入稀盐酸后放出无色无味气体,通入澄清的Ca(OH)2溶液变浑浊 CO32-+2H+=H2O+CO2↑     Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O
SO42- BaCl2溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 Ba2++SO42-=BaSO4
SO32- ①BaCl2溶液、稀盐酸 向未知溶液中加入BaCl2溶液再向沉淀中加入稀盐酸 加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,沉淀溶于稀盐酸,并放出刺激性气味的气体 SO32-+2H+=H2O+SO2
②稀盐酸、品红溶液 加入稀盐酸后放出的气体通入品红溶液 加入稀盐酸后放出的气体使品红溶液褪色 SO32-+2H+=H2O+SO2
Cl- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的白色沉淀 Ag++Cl-=AgCl↓
Br- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 生成不溶于稀硝酸或稀盐酸的浅黄色沉淀 Ag++Br-=AgBr↓
I- AgNO3溶液、稀硝酸或稀盐酸 向未知溶液中加入AgNO3溶液,再向沉淀中加入稀盐酸 生成不溶于稀硝酸的黄色沉淀 Ag++I-=AgI↓
②新制氯水,淀粉溶液 向未知溶液中加入新制氯水,再加入淀粉溶液 滴入新制Cl2,振荡后再滴入淀粉溶液,变蓝 Ag++I-=AgI↓ 2I-+Cl2=I2+2Cl-    I2遇淀粉变蓝
注意: 1.若SO42-与Cl-同时检验,需注意检验顺序。应先用Ba(NO3)2溶液将SO42-检出,并滤去BaSO4,然后再用AgNO3检验Cl-
              2.检验SO32-的试剂中,只能用盐酸,不能用稀硝酸。因为稀硝酸能把SO32-氧化成SO42-。 
              3.若Ag+和Ba2+同时检验,也需注意检验顺序,应先用盐酸将Ag+检验出并滤去沉淀,然后再用稀硫酸检验Ba2+
◎ 离子反应的考试要求
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