新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下:
方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO) Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。
方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
在锂离子电池中,需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质,该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下:
请回答下列问题:
(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是 。
(2)在方法一所发生的反应中, 除生成磷酸亚铁锂、乙酸外, 还有 、 、 (填化学式)生成。
(3)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 。
(4)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式: 。
(5)已知该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反应式为 。
(1)防止亚铁化合物被氧化 (3分)
(2)CO H
O NH3 (3分)
(3)Fe+HP
+Li+
2e
=LiFePO4+2H+ (3分)
(4) (3分)
(5)FePO4+Li++e=LiFePO4 (3分)
解析试题分析:(1)亚铁离子具有强还原性,制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行,其原因是为了防止亚铁化合物被氧化;(2)将碳酸锂、乙酸亚铁、磷酸二氢铵在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂、乙酸及其它产物均以气体逸出.根据题意和元素守恒,可得其他产物为:CO2、H2O和NH3;(3)将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀.阳极铁失电子生成磷酸亚铁锂,电极反应式为Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+;(4)M具有酯基,在碱性条件下可发生水解,M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式:,;(5)锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,电极反应为LiFePO4═FePO4+Li++e-,该电池放电时,正极发生还原反应,与充电时的阳极反应相反,电极反应式为FePO4+Li++e-═LiFePO4。
考点:本题考查了原电池和电解质的工作原理,题目难度中等,本题注意原电池、电解池的两极反应,把握电极反应式的书写方法,为中学电化学常考查内容。
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液(滴有几滴酚酞)电解实验,如图所示。
回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________________________ 、________________________。
(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中a电极上得到的是________;电解过程中________极(填“a”或“b”)附近会出现红色。电解氯化钠溶液的总化学方程式为________________________。将a、b两极的产物相互反应可得到“84”消毒液的有效成分NaClO,特殊情况下可用“84”消毒液吸收SO2,反应的离子方程式为________________________。
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某蓄电池反应为NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。
(1)该蓄电池充电时,发生还原反应的物质是 (填下列字母),放电时生成Fe(OH)2的质量18 g,则外电路中转移的电子数是 。
A.NiO2 | B.Fe | C.Fe(OH)2 | D.Ni(OH)2 |
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
开始沉淀时的pH | 2.3 | 7.5 | 5.6 | 6.2 |
完全沉淀时的pH | 3.9 | 9.7 | 6.4 | 8.0 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
为了探究原电池和电解池的工作原理,某研究性学习小组分别用下图所示的装置进行实验。据图回答问题。
I.用图甲所示装置进行第一组实验时:
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是 (填序号)。
A.石墨 | B.镁 | C.银 | D.铂 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:
阴离子膜法电解装置如图所示:
(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式 。
(2)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,请解释原因 .
(3)(5分)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:
加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣的成分是 ,滤液中含有的阳离子有H+和 。
(4)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是 极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为 。
(5)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资浪费,写出该副反应的电极反应式 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
铅蓄电池是最常用的化学电源,它在放电、充电时的电池反应为:
试回答:
(1)铅蓄电池负极的电极材料是_______。
(2)工作时铅蓄电池正极的电极反应是___________。
(3)铅蓄电池工作过程中,电解质溶液的密度会_______(填“减小”“增大”或“不变”,下同),pH________。
(4)该铅蓄电池在充电时阳极的电极反应是___________。
(5)如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.8L,电解前硫酸溶液浓度为4.5mol.L-1,当制得26.88LCl2时(指在标准状况下),求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为(假设电解前后硫酸溶液的体积不变)________ mol.L-1。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
按下图所示装置进行实验,并回答下列问题:
(1)判断装置的名称:A池为__________________,B池为________________________。
(2)铁极为_________极,电极反应式为________________________;铜极为________极,电极反应式为________________________ ;石墨棒C1为_______极,电极反应式为____________________________;石墨棒C2附近发生的实验现象为________,反应结束后,B池溶液的pH值________。(增大、减小、不变,忽略气体溶于水)
(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况下),铁的质量________(增加或减少)__________g
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件,按下图所示装置进行实验
序号 | A | B | 烧杯中的液体 | 指针是否偏转 |
1 | Zn | Cu | 稀硫酸 | 有 |
2 | Zn | Zn | 稀硫酸 | 无 |
3 | Cu | C | 氯化钠溶液 | 有 |
4 | Mg | Al | 氢氧化钠溶液 | 有 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
由于Fe (OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe (OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe (OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。
(1)b电极材料应为____,电极反应式为________________。
(2)电解液C可以是__________。
A.纯净水 | B.NaCl溶液 | C.NaOH溶液 | D.CuCl2溶液 |
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