分析 绿矾用磷酸溶解和酸化,用过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,进入氢氧化钠调节pH,析出FePO4•2H2O沉淀,再经过离心分离机分离,磷酸循环利用,经过干燥粉碎得到产品,陈化釜中也是得到FePO4•2H2O,陈化过程是进行提纯.
(1)在溶解与酸化反应器中需控制$\frac{n(FeS{O}_{4}•7{H}_{2}O)}{n({H}_{3}P{O}_{4})}$为1:3.5,其目的是:①保证其pH=1.8;②增大磷酸根的浓度,有利于析出FePO4,避免Fe3+以其它形式沉淀;
(2)酸性条件下过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,同时生成水;
(3)①pH过大,会生成氢氧化铁沉淀;
②加入氢氧化钠与磷酸反应生成磷酸钠与水,磷酸根与铁离子、水反应生成FePO4•2H2O沉淀;
(4)使小晶粒逐渐溶解,大晶粒逐渐长大,提高沉淀的纯度;
(5)①球磨时晶体颗粒减小,有利于反应物混合均匀;
②防止二价铁被氧化;
③由题目信息,可知FePO4与LiOH、C反应生成LiFePO4、CO与水;
(6)根据化合价代数和为0,结合原子数目关系列方程计算.
解答 解:绿矾用磷酸溶解和酸化,用过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,进入氢氧化钠调节pH,析出FePO4•2H2O沉淀,再经过离心分离机分离,磷酸循环利用,经过干燥粉碎得到产品,陈化釜中也是得到FePO4•2H2O,陈化过程是进行提纯.
(1)在溶解与酸化反应器中需控制$\frac{n(FeS{O}_{4}•7{H}_{2}O)}{n({H}_{3}P{O}_{4})}$为1:3.5,其目的是:①保证其pH=1.8;②PO43-过量有利于析出FePO4,避免Fe3+以其它形式沉淀,提高FePO4的纯度,
故答案为:PO43-过量有利于析出FePO4,避免Fe3+以其它形式沉淀,提高FePO4的纯度;
(2)酸性条件下过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,同时生成水,反应离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)①pH过大时主要生成氢氧化铁沉淀,产品的质量较差,
故答案为:pH过大时主要生成氢氧化铁沉淀;
②加入氢氧化钠与磷酸反应生成磷酸钠与水,磷酸根与铁离子、水反应生成FePO4•2H2O沉淀,整个过程反应方程式为:Fe3++H3OP4+2OH-=FePO4•2H2O↓+H2O,
故答案为:Fe3++H3OP4+2OH-=FePO4•2H2O↓+H2O;
(4)陈化釜中陈化的目的是:使小晶粒逐渐溶解,大晶粒逐渐长大,提高沉淀的纯度,
故答案为:使小晶粒逐渐溶解,大晶粒逐渐长大,提高沉淀的纯度;
(5)①球磨的目的是:减小FePO4•2H2O颗粒大小,有利于反应物混合均匀,
故答案为:减小FePO4•2H2O颗粒大小,有利于反应物混合均匀;
②需在氮气氛围下进行反应的原因是:隔绝空气,防止二价铁被氧化,
故答案为:隔绝空气,防止二价铁被氧化;
③由题目信息,可知FePO4与LiOH、C反应生成LiFePO4、CO与水,反应方程式为:2FePO4+2LiOH+C$\frac{\underline{\;\;\;\;\;N_{2}\;\;\;\;\;}}{700℃}$2LiFePO4+CO↑+2H2O,
故答案为:2FePO4+2LiOH+C$\frac{\underline{\;\;\;\;\;N_{2}\;\;\;\;\;}}{700℃}$2LiFePO4+CO↑+2H2O;
(6)产品中n(Li):n(Fe):n(P)=0.8:1:1,
根据化合价代数和为0,可知0.8×1+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=1×3,
而n(Fe2+)+n(Fe3+)=1,
联立解得n(Fe2+)=0.8,n(Fe3+)=0.2,
故n(Fe2+):n(Fe3+)=0.8:0.2=4:1,
故答案为:4:1.
点评 本题考查属于化学与技术,涉及物质的制备、陌生方程式的书写、条件的控制、对操作的分析评价、物质的提纯等,侧重对原理的分析、信息获取与迁移运用能力的考查.
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A. | X与Y形成化合物时,X显负价,Y显正价 | |
B. | 电负性X>Y | |
C. | 最高价含氧酸的酸性:X对应的酸性弱于Y对应的酸性 | |
D. | 失去第一个电子消耗能量:X>Y |
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A. | 原子半径:Na>Mg>Al | B. | 热稳定性:HCl<H2S<PH3 | ||
C. | 酸性强弱:H2SiO3<H2CO3<H3PO4 | D. | 熔点:NaCl>H2O>CO2 |
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