Question

（14分）草酸亞鐵可用于合成鋰電池的正極材料硅酸亞鐵鋰（Li₂FeSiO₄）等，其制備過程主要包括：
a．將硫酸亞鐵銨(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O晶體溶于適量蒸餾水，加入適量稀硫酸酸化。
b．將上述溶液煮沸，逐滴加入H₂C₂O₄溶液，直至沉淀完全。
c．靜置、傾去上層清液、過濾、洗滌、50℃以下烘干。試回答下列問題：
（1）配制(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O溶液時，需加入少量稀硫酸，目的是          。
（2）將制得的產品（FeC₂O₄·2H₂O）在氬氣氣氛中進行熱重分析，結果如圖（TG%表示殘留固體質量占原樣品總質量的百分數）。

①則A-B發生反應的化學方程式為：                                 。
②精確研究表明，B­-C實際是分兩步進行的，每步釋放一種氣體，其中第一步釋放的氣體相對分子質量較第二步的小，試寫出B-C兩步反應的方程式：                     、
                                      ；
（3）Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和SiO₂粉末均勻混合，在800℃. 的氬氣中燒結6小時，即可制成硅酸亞鐵鋰。①合成硅酸亞鐵鋰的化學方程式為：                      。
②該鋰電池放電時的總反應式為LiFeSiO₄+Li=Li₂FeSiO₄，寫出相應的電極反應式：
正極                、負極               。

Answer 1

（每空2分共14分）
（1）抑制Fe²⁺水解
（2）①FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄＋2H₂O
②FeC₂O₄FeCO₃＋CO↑      FeCO₃=FeO＋CO₂↑
(3)Li₂CO₃＋FeC₂O₄＋SiO₂Li₂FeSiO₄＋2CO₂＋2H₂O
②LiFeSiO₄+Li⁺+e^—==Li₂FeSiO₄        Li—e^—=Li⁺

（1）由于Fe²⁺易水解生成渾濁，故需要加入相應的酸抑制其水解
（2）在氬氣環境中，二價鐵不會被氧化；
①結晶水非常加熱易失去，再結合圖示數據可知AB段確為失去結晶水的過程：FeC₂O₄·2H₂OFeC₂O₄＋2H₂O
②結合FeC₂O₄所含有元素及加熱所生成的氣體只能為CO或CO₂，由二者的分子量的大小可知，第一步分解過程中生成的為CO，而第二點分解得到的氣體為CO₂；
C點所得物質的分子量為：１８０×４０％＝７２，恰好為FeO的式量；同時由于第二步有CO₂的生成，可知第一步分解所得固體物質含碳及氧元素，則可判定為FeCO₃
故兩步反應分別為：FeC₂O₄FeCO₃＋CO↑      FeCO₃=FeO＋CO₂↑
（3）①由元素的守恒、結合反應物及產物的組成、反應條件可綜合判定，合成硅酸亞鐵鋰的化學方程式為：Li₂CO₃＋FeC₂O₄＋SiO₂Li₂FeSiO₄＋2CO₂＋2H₂O
②由總反應可知，金屬鋰失電子，化合價生成，做負極：Li—e^—=Li⁺；
由總反應減去負極反應可得正極反應式為：LiFeSiO₄+Li⁺+e^—==Li₂FeSiO₄