Question

20．Ⅰ．Li-Al/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車(chē)載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為2Li⁺+FeS+2e^-═Li₂S+Fe，則該電池的總反應(yīng)式為2Li+FeS═Li₂S+Fe．
Ⅱ．鋰一黃鐵礦高容量電池，由于其污染小、成本低、電容量大、黃鐵礦儲(chǔ)備豐富而有望取代目前市場(chǎng)的堿性電池．制取高純度黃鐵礦的工藝流程如圖：
（1）已知：K_sp（FeS=1.59×10^-19，K_sp[Fe（OH）₂]=4.87×10^-17，為得到較純的FeS沉淀，最好在FeCl₂ 溶液中加入的試劑為A（填序號(hào)）
A．（NH₄）₂S     B．CuS    C．H₂S     D．Na₂S
（2）關(guān)于白鐵礦與黃鐵礦下列判斷錯(cuò)誤的是A（填序號(hào)）
A．屬于同素異形體
B．因?yàn)榫�體結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致性質(zhì)有差別
C．黃鐵礦比白鐵礦更穩(wěn)定
（3）反應(yīng)Ⅲ制取 S₂^2-時(shí)，溶液必須保持為堿性，除了S^2- 與酸反應(yīng)外，還有更重要的原因是（用離子方程式表示）S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑．
（4）室溫下，Li/FeS₂ 二次電池所用的電解質(zhì)是非水液體電解質(zhì)，放電行為與溫度有關(guān)．
①該電池電解質(zhì)為非水液體電解質(zhì)，原因是鋰會(huì)和水反應(yīng)產(chǎn)生自放電現(xiàn)象．
②溫度低時(shí)，鋰與FeS₂反應(yīng)只生成A物質(zhì)，產(chǎn)生第一次放電行為；溫度升高，鋰與A繼續(xù)反應(yīng)（產(chǎn)物之一為Fe），產(chǎn)生第二次放電行為．若二次行為均進(jìn)行完全且放電量恰好相等．請(qǐng)寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式：
第一次放電：2Li+FeS₂=Li₂FeS₂；第二次放電：2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe．
（5）制取高純度黃鐵礦的另一種方法是：以LiCl-KC1低共熔點(diǎn)混合物為電解質(zhì)，F(xiàn)eS為陽(yáng)極，Al為陰極，在適當(dāng)?shù)碾妷合码娊猓畬?xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)式2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．Li-Al/FeS電池是一種二次電池，原電池工作時(shí)，較為活潑的單質(zhì)鋰作負(fù)極，正負(fù)極反應(yīng)相加可得反應(yīng)的電池總反應(yīng)；
Ⅱ．（1）根據(jù)Ksp的意義，越是Ksp小的物質(zhì)越容易生成，注意不能引進(jìn)雜質(zhì)離子，據(jù)此回答；
（2）A．同素異形體是同種元素組成的單質(zhì)；
B．黃鐵礦和白鐵礦的分子式是一樣的性質(zhì)有差別；
C．黃鐵礦是白鐵礦加熱下的產(chǎn)物．
（3）S₂^2-在酸性環(huán)境下可以發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)；
（4）①金屬鋰可以和水之間反應(yīng)生成氫氧化鋰和氫氣；
②根據(jù)信息：第一次放電行為的反應(yīng)是溫度低時(shí)，鋰與FeS₂反應(yīng)只生成A物質(zhì)；第二次放電行為的反應(yīng)是：溫度升高，鋰與A繼續(xù)反應(yīng)（產(chǎn)物之一為Fe），據(jù)此回答；
（5）FeS為陽(yáng)極，Al為陰極，陽(yáng)極上會(huì)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ．該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li⁺+FeS+2e^-═Li₂S+Fe；負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Li-e^-═Li⁺．正負(fù)極反應(yīng)相加可得反應(yīng)的電池總反應(yīng)為2Li+FeS═Li₂S+Fe，故答案為：2Li+FeS═Li₂S+Fe；
Ⅱ．（1）越是Ksp小的物質(zhì)越容易生成，CuS、H₂S都和氯化亞鐵之間不反應(yīng)，硫化銨可以和氯化亞鐵之間反應(yīng)得到硫化亞鐵沉淀，但是硫化鈉的溶液堿性較強(qiáng)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生氫氧化亞鐵雜質(zhì)，所以A更適宜．
故選A；
（2）A．同素異形體是同種元素組成的單質(zhì)，但是黃鐵礦和白鐵礦是化合物，故A錯(cuò)誤；
B．黃鐵礦和白鐵礦的分子式是一樣的，因?yàn)榫�體結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致性質(zhì)有差別，故B正確；
C．黃鐵礦是白鐵礦加熱下的產(chǎn)物，由此可見(jiàn)黃鐵礦比白鐵礦更穩(wěn)定，故C正確；
故選A；
（3）S₂^2-在酸性環(huán)境下可以發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，即S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑，故答案為：S₂^2-+2H⁺=S↓+H₂S↑；
（4）①金屬鋰可以和水之間反應(yīng)生成氫氧化鋰和氫氣；
②根據(jù)信息：第一次放電行為的反應(yīng)是溫度低時(shí)，鋰與FeS₂反應(yīng)只生成A物質(zhì)，即2Li+FeS₂=Li₂FeS₂，第二次放電行為的反應(yīng)是：溫度升高，鋰與A繼續(xù)反應(yīng)（產(chǎn)物之一為Fe），發(fā)生的反應(yīng)為：2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe，故答案為：2Li+FeS₂=Li₂FeS₂；2Li+Li₂FeS₂=2Li₂S+Fe；
（5）FeS為陽(yáng)極，Al為陰極，陽(yáng)極上會(huì)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺，故答案為：2FeS-2e^-=FeS₂+Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生元素以及化合物的性質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)原理等基本知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度中等．