(2009?四川)新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位,可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池.磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料,它的制備方法如下:
方法一:將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰,同時生成的乙酸及其它產(chǎn)物均以氣體逸出.
方法二:將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液,以鐵棒為陽極,石墨為陰極,電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀.沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥,在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰.
在鋰離子電池中,需要一種有機(jī)聚合物作為正負(fù)極之間鋰離子遷移的介質(zhì),該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下:
請回答下列問題:
(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行.其原因是
為了防止亞鐵化合物被氧化
為了防止亞鐵化合物被氧化

(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中,除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外,還有
CO2
CO2
、
H2O
H2O
NH3
NH3
(填化學(xué)式)生成.
(3)在方法二中,陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為
Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+
Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+

(4)寫出M與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:

(5)已知該鋰離子電池在充電過程中,陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵,則該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為
FePO4+Li++e-═LiFePO4
FePO4+Li++e-═LiFePO4
分析:(1)亞鐵離子具有強還原性,制備過程中要防止亞鐵化合物被氧化;
(2)可從質(zhì)量守恒的角度判斷氣體產(chǎn)物;
(3)陽極鐵失電子生成磷酸亞鐵鋰;
(4)M具有酯基,在堿性條件下可發(fā)生水解;
(5)根據(jù)鋰離子電池在充電過程中的陽極產(chǎn)物,可寫出電解的陽極電極反應(yīng)式,電池放電時正極反應(yīng)式與電解陽極反應(yīng)式相反.
解答:解:(1)亞鐵離子具有強還原性,制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行,其原因是為了防止亞鐵化合物被氧化,故答案為:為了防止亞鐵化合物被氧化;
(2)將碳酸鋰、乙酸亞鐵、磷酸二氫銨在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰、乙酸及其它產(chǎn)物均以氣體逸出.根據(jù)題意和元素守恒,可得其他產(chǎn)物為:CO2、H2O和NH3,故答案為:CO2;H2O;NH3;
(3)將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液,以鐵棒為陽極,石墨為陰極,電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀.陽極鐵失電子生成磷酸亞鐵鋰,電極反應(yīng)式為Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+,
故答案為:Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+;
(4)M具有酯基,在堿性條件下可發(fā)生水解,M與足量氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:,
故答案為:
(5)鋰離子電池在充電過程中,陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵,電極反應(yīng)為LiFePO4═FePO4+Li++e-,該電池放電時,正極發(fā)生還原反應(yīng),與充電時的陽極反應(yīng)相反,電極反應(yīng)式為
FePO4+Li++e-═LiFePO4,故答案為:FePO4+Li++e-═LiFePO4
點評:本題考查原電池和電解質(zhì)的工作原理,題目難度中等,本題注意原電池、電解池的兩極反應(yīng),把握電極反應(yīng)式的書寫方法,為中學(xué)電化學(xué)?疾閮(nèi)容.
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:

(2009?四川)下列有關(guān)物質(zhì)檢驗的實驗結(jié)論正確的是( 。
選項 實 驗 操 作 及 現(xiàn) 象 實 驗 結(jié) 論
A 向某溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,有白色沉淀生成 該溶液中一定含有SO42-
B 向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不顯紅色.再向溶液中加入幾滴新制的氯水,溶液變?yōu)榧t色 該溶液中一定含有Fe2+
C 將某氣體通入品紅溶液中,品紅溶液褪色 該氣體一定是SO2
D 將少量某物質(zhì)的溶液滴加到新制的銀氨溶液中,水浴加熱后有銀鏡生成 該物質(zhì)一定屬于醛類

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2009?四川)開發(fā)新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展的方向之一.下列有關(guān)材料的說法正確的是( 。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案