Question

20．Ⅰ．Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为2Li⁺+FeS+2e^-═Li₂S+Fe，则该电池的总反应式为2Li+FeS═Li₂S+Fe．
Ⅱ．锂一黄铁矿高容量电池，由于其污染小、成本低、电容量大、黄铁矿储备丰富而有望取代目前市场的碱性电池．制取高纯度黄铁矿的工艺流程如图：
（1）已知：K_sp（FeS=1.59×10^-19，K_sp[Fe（OH）₂]=4.87×10^-17，为得到较纯的FeS沉淀，最好在FeCl₂ 溶液中加入的试剂为A（填序号）
A．（NH₄）₂S     B．CuS    C．H₂S     D．Na₂S
（2）关于白铁矿与黄铁矿下列判断错误的是A（填序号）
A．属于同素异形体
B．因为晶体结构不同而导致性质有差别
C．黄铁矿比白铁矿更稳定
（3）反应Ⅲ制取 S₂^2-时，溶液必须保持为碱性，除了S^2- 与酸反应外，还有更重要的原因是（用离子方程式表示）S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑．
（4）室温下，Li/FeS₂ 二次电池所用的电解质是非水液体电解质，放电行为与温度有关．
①该电池电解质为非水液体电解质，原因是锂会和水反应产生自放电现象．
②温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质，产生第一次放电行为；温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），产生第二次放电行为．若二次行为均进行完全且放电量恰好相等．请写出化学反应方程式：
第一次放电：2Li+FeS₂=Li₂FeS₂；第二次放电：2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe．
（5）制取高纯度黄铁矿的另一种方法是：以LiCl-KC1低共熔点混合物为电解质，FeS为阳极，Al为阴极，在适当的电压下电解．写出阳极反应式2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．Li-Al/FeS电池是一种二次电池，原电池工作时，较为活泼的单质锂作负极，正负极反应相加可得反应的电池总反应；
Ⅱ．（1）根据Ksp的意义，越是Ksp小的物质越容易生成，注意不能引进杂质离子，据此回答；
（2）A．同素异形体是同种元素组成的单质；
B．黄铁矿和白铁矿的分子式是一样的性质有差别；
C．黄铁矿是白铁矿加热下的产物．
（3）S₂^2-在酸性环境下可以发生自身氧化还原反应；
（4）①金属锂可以和水之间反应生成氢氧化锂和氢气；
②根据信息：第一次放电行为的反应是温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质；第二次放电行为的反应是：温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），据此回答；
（5）FeS为阳极，Al为阴极，阳极上会发生失电子的氧化反应，据此书写电极反应．

解答 解：Ⅰ．该电池中正极的电极反应式为：2Li⁺+FeS+2e^-═Li₂S+Fe；负极的电极反应式为：Li-e^-═Li⁺．正负极反应相加可得反应的电池总反应为2Li+FeS═Li₂S+Fe，故答案为：2Li+FeS═Li₂S+Fe；
Ⅱ．（1）越是Ksp小的物质越容易生成，CuS、H₂S都和氯化亚铁之间不反应，硫化铵可以和氯化亚铁之间反应得到硫化亚铁沉淀，但是硫化钠的溶液碱性较强，不可避免的会产生氢氧化亚铁杂质，所以A更适宜．
故选A；
（2）A．同素异形体是同种元素组成的单质，但是黄铁矿和白铁矿是化合物，故A错误；
B．黄铁矿和白铁矿的分子式是一样的，因为晶体结构不同而导致性质有差别，故B正确；
C．黄铁矿是白铁矿加热下的产物，由此可见黄铁矿比白铁矿更稳定，故C正确；
故选A；
（3）S₂^2-在酸性环境下可以发生自身氧化还原反应，即S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑，故答案为：S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑；
（4）①金属锂可以和水之间反应生成氢氧化锂和氢气；
②根据信息：第一次放电行为的反应是温度低时，锂与FeS₂反应只生成A物质，即2Li+FeS₂=Li₂FeS₂，第二次放电行为的反应是：温度升高，锂与A继续反应（产物之一为Fe），发生的反应为：2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe，故答案为：2Li+FeS₂=Li₂FeS₂；2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe；
（5）FeS为阳极，Al为阴极，阳极上会发生失电子的氧化反应，发生的电极反应为：2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺，故答案为：2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺．

点评 本题综合考查学生元素以及化合物的性质、电化学反应原理等基本知识，属于综合知识的考查，难度中等．