【題目】鋰離子電池廣泛應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品中，也是電動汽車動力電池的首選．正極材料的選擇決定了鋰離子電池的性能．磷酸鐵鉀(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循環(huán)特性、高安全性、低成本、環(huán)保等優(yōu)點而逐漸成為“能源新星”。

（1）高溫固相法是磷酸鐵鋰生產(chǎn)的主要方法。通常以鐵鹽、磷酸鹽和鋰鹽為原料，按化學(xué)計量比充分混勻后，在惰性氣氛的保護(hù)中先經(jīng)過較低溫預(yù)分解，再經(jīng)高溫焙燒，研磨粉碎制成。其反應(yīng)原理如下：

Li2CO3+2FeC2O42H2O+2NH4H2PO4═2NH3↑+3CO2↑+______+_______+_______

①完成上述化學(xué)方程式.

②理論上，反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子，會生成LiFePO4______________g；

③反應(yīng)需在惰性氣氛的保護(hù)中進(jìn)行，其原因是______________；

（2）磷酸亞鐵鋰電池裝置如圖所示，其中正極材料橄欖石型LiFePO4通過粘合劑附著在鋁箔表面，負(fù)極石墨材料附著在銅箔表面，電解質(zhì)為溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽。

電池工作時的總反應(yīng)為：LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6，則放電時，正極的電極反應(yīng)式為______________。充電時，Li+遷移方向為______________(填“由左向右”或“由右向左”)，圖中聚合物隔膜應(yīng)為______________(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

（3）用該電池電解精煉銅。若用放電的電流強(qiáng)度I=2.0A的電池工作10分鐘，電解精煉銅得到銅0.32g，則電流利用效率為______________(保留小數(shù)點后一位)。(已知：法拉第常數(shù)F=96500C/mol，電流利用效率=100%)

（4）廢舊磷酸亞鐵鋰電池的正極材料中的LiFePO4難溶于水，可用H2SO4和H2O2的混合溶液浸取，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________。

【答案】

（1）①2LiFePO4+2CO↑+5H2O↑

②23.7

③防止Fe(Ⅱ)被氧化

（2）Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4；由左向右；陽；

（3）80.4%

（4）2LiFePO4+2H++H2O2═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O

【解析】

試題分析：（1）①由原子守恒可知，Li2CO3+2FeC2O42H2O+2NH4H2PO4 ═2LiFePO4+2NH3↑+3CO2↑+2CO↑+7H2O↑；故答案為：2LiFePO4+2CO↑+5H2O↑；

②C2O42-中C的化合價為+3價，生成CO和CO2，C元素的化合價分別為+2價、+3價，生成2molCO轉(zhuǎn)移2mol電子，同時生成2molLiFePO4，則當(dāng)反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移0.15mol電子，生成0.15molLiFePO4，其質(zhì)量為23.7g；故答案為：23.7；

③亞鐵離子容易被氧氣氧化，所以要隔絕氧氣，即反應(yīng)需在惰性氣氛的保護(hù)中進(jìn)行；

故答案為：防止Fe(II)被氧化；

（2）電池工作時的總反應(yīng)為：LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6，放電時，Li1-xFePO4在正極上得電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)為Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4；充電時，正極與外接電源的正極相連為陽極，陽離子向陰極移動，即Li+由左向右移動；電解質(zhì)為鋰鹽，鋰離子通過交換膜向正極移動，所以交換膜應(yīng)該為陽離子交換膜；故答案為：Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4；由左向右；陽；

（3）電解精煉銅得到銅0.32g時，即銅的物質(zhì)的量為=0.005mol，所以電解消耗的電量Q=2×0.005mol×96500C/mol，根據(jù)放電的電流強(qiáng)度I=2.0A，電池工作10分鐘，可計算得電池的輸出電量Q=It=2.0×10×60=1200C，所以電流利用效率＝×100%=×100%=80.4%，故答案為：80.4%

（4）②LiFePO4中亞鐵離子在酸性條件下，被雙氧水氧化為鐵離子，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2LiFePO4+2H++H2O2═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O；故答案為：2LiFePO4+2H++H2O2 ═2Li++2Fe3++2PO43-+2H2O。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】阿立呱陛(A)是一種新的抗精神分裂癥藥物，可由化合物B、C、D在有機(jī)溶劑中通過以下兩條路線合成得到。

（1） E的結(jié)構(gòu)簡式為 ，其含氧官能團(tuán)有 （寫名稱)。

（2）由C, D生成化合物F的反應(yīng)類型是 。化合物C與足量的NaOH乙醇溶液共熱反應(yīng)的產(chǎn)物的名稱是 。

（3）H屬于氨基酸，與B的水解產(chǎn)物互為同分異構(gòu)體。H能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，且苯環(huán)上的一氯代物只有2種。寫出兩種滿足上述條件的H的結(jié)構(gòu)簡式： 、 。

（4）合成F（相對分子質(zhì)量為366）時還可能生成一種相對分子質(zhì)量為285的副產(chǎn)物G，G能使溴水褪色，G的結(jié)構(gòu)簡式為 。

（5）已知：寫出由C制備化合物

的合成路線流程圖（無機(jī)試劑任選）。合成路線流程圖示例如下：

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】①~⑩十種元素，在元素周期表中的位置如圖所示�；卮鹣铝袉栴}：

（1）在上述十種元素中，置換酸中氫的能力最強(qiáng)的元素為 （填化學(xué)符號，下同）；最高價氧化物的水化物的酸性最強(qiáng)的化合物的化學(xué)式是 ，堿性最強(qiáng)的化合物的化學(xué)式是 ，顯兩性的氫氧化物的化學(xué)式是 ；原子半徑最大的元素是 ，半徑最小的離子是 。

（2）上述十種元素中，金屬性最強(qiáng)的元素在周期表中的位置是第 周期 族，該元素的單質(zhì)在空氣中燃燒的化學(xué)方程式為 。

（3）試用電子式表示元素①和③形成分子的過程 。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】已知反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖甲所示。

則下列說法正確的是

A．由圖甲知，A點SO2的平衡濃度為0.4 mol·L－1

B．由圖甲知，B點SO2、O2、SO3的平衡濃度之比為2:1:2

C．達(dá)平衡后，縮小容器容積，則反應(yīng)速率變化圖象可以用圖乙表示

D．壓強(qiáng)為0.50 MPa時，不同溫度下SO2轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如丙圖，則T2＞T1

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】【化學(xué)選修2：化學(xué)與技術(shù)】硝酸銨可用作化肥、軍用炸藥、殺蟲劑、冷凍劑等。工業(yè)制取硝酸銨的工藝流程如下：

（1）合成氨氣的工業(yè)設(shè)備名稱_______________，設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是____________，合成氨的原料氣必須先脫硫，目的是_______________；

（2）吸收塔中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________，從生產(chǎn)流程看，吸收塔中需要補(bǔ)充空氣，其原因是_______________；

（3）生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生氮的氧化物，可用如下三種方法處理：

方法一：堿性溶液吸收法

NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O；2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2

方法二：NH3還原法

8NH3(g)+6NO2(g)═7N2(g)+12H2O(g)△H=-2635kJ/mol(NO也有類似的反應(yīng))

方法三：甲烷吸收法

CH4(g)+2NO2═CO2(g)+N2+2H2O(g)△H=+867kJ/mol(NO也有類似的反應(yīng))

上述三種方法中，方法一的主要缺點是_______________；

方法三和方法二相比，方法三的缺點是_______________；

（4）工業(yè)上也可以通過電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示．

①圖中通入NH3的目的是_______________；

②若維持電流強(qiáng)度為3A，電解2小時，理論上可制得NH4NO3的最大質(zhì)量為_____g；(已知F=96500Cmol-l)(保留2位有效數(shù)字)．

（5）某化肥廠用NH3制備NH4NO3．己知：NH3制NO的產(chǎn)率是94%，NO制HNO3的產(chǎn)率是89%，則制HNO3所用NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量(不考慮其他損耗)的百分比為______________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】（1）右圖是1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。

（2）己知下列熱化學(xué)方程式：

由此可知反應(yīng)：的焓變?yōu)?/span> 。

（3）在一固定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)

其化學(xué)平衡常數(shù)K與t的關(guān)系如下表：

請完成下列問題：

①試比較K1、K2的大小，K1 K2（填寫“>”“=”或“<”）

②下列各項能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是 （填寫字母序號）

A．容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2

B．2v(正)（N2）=v(逆)（H2）

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D．混合氣體的密度保持不變

E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

F．混合氣體中各成分的濃度不再改變

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】下表是元素周期表的一部分，請針對表中所列標(biāo)號為①～⑩的元素回答下列問題。

（1）非金屬性最強(qiáng)的元素是______(填元素符號，下同)，形成化合物種類最多的元素是____________。

（2）第三周期元素除⑩外原子半徑最小的是______(填元素符號)，這些元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物中堿性最強(qiáng)的是__________(填化學(xué)式，下同)，具有兩性的是____________。

（3）⑤⑥⑦單質(zhì)的活潑性順序為______＞______＞______(填元素符號)，判斷的實驗依據(jù)是_______(寫出一種)。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。

（1）合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，平衡 移動（填“向左”、“向右”、或“不”）。

（2）O2 (g)＝O+2(g)+e- H1=+ 1175.7 kJ·mol-1

PtF6(g)+ e- PtF6-(g) H2= - 771.1 kJ·mol-1

O2+PtF6-(s)＝O2+(g)+PtF6- H3=+482.2 kJ·mol-1

則反應(yīng)O2（g）+ PtF6 (g)＝O2++PtF6- (s)的H＝_____________ kJ·mol-1。

（3）在25℃下，向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成___沉淀（填化學(xué)式），生成該沉淀的離子方程式為_________。（已知25℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10-11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20）

（4）在25℃下，將a mol·L-1的氨水與0.01 mol·L-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)平衡時溶液中c(NH4+)＝c(Cl-)，則溶液顯_____________性（填“酸”、“堿”、或“中”）；用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb＝__________。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

【題目】[化學(xué)——選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]

張亭棟研究小組受民間中醫(yī)啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)As2O3（俗稱砒霜）對白血病有明顯的治療作用．氮（N）、磷（P）、砷（As）等都是VA族的元素，該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途．回答下列問題：

（1）As原子的核外電子排布式為 。

（2）P和S是同一周期的兩種元素，P的第一電離能比S大，原因是 。

（3）NH4+中H﹣N﹣H的鍵角比NH3中H﹣N﹣H的鍵角 （填“大”或“小”），原因是 。

（4）Na3AsO4中含有的化學(xué)鍵類型包括 ；AsO43﹣的空間構(gòu)型為 ，As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，則在該化合物中As的雜化方式是 。

（5）化合物NH5中的所有原子最外層都滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則NH5是 晶體．

（6）白磷（P4）的晶體屬于分子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2（小圓圈表示白磷分子）．己知晶胞的邊長為a cm，阿伏加德羅常數(shù)為NA mol﹣l，則該晶胞中含有的P原子的個數(shù)為 ，該晶體的密度為 gcm﹣3（用含NA、a的式子表示）。

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