Question

【題目】化學(xué)電池一直是化學(xué)工作者研究的熱點之一。

Ⅰ．早期的鋅汞紐扣式電池，以鋅和氧化汞為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，有效的解決電池使用壽命短、易發(fā)生漏液等問題。

電池總反應(yīng)為：Zn+HgO = ZnO+Hg。

（1）該電池的正極反應(yīng)式是___________。

（2）但是該工廠的污水中會含有一定量的+2價的汞離子，通常采用向污水中通入一定量的硫化氫，反應(yīng)的離子方程式為___________。

（3）該方法的缺點是產(chǎn)物的顆粒比較小，大部分懸浮于污水中，通常采用投入一定量的明礬晶體進(jìn)行后續(xù)處理，請解釋其原因___________。

II．鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點，成為當(dāng)今社會最為常見的電池。其中的重要材料磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）通常按照下列流程進(jìn)行生產(chǎn)：

請回答下列問題：

（4）生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是__________。氣體X除了水蒸氣之外，還含有___________（填寫化學(xué)式）。

（5）請寫出一定條件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化學(xué)方程式__________，當(dāng)生成1mol磷酸亞鐵鋰時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為___________。

Answer 1

【答案】HgO + 2e－ + H2O = Hg + 2OH－ Hg2+ + H2S = HgS + 2H+ 水解產(chǎn)生的Al(OH)3膠體具有吸附性 加快反應(yīng)速率 NH3 2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O 1NA

【解析】

(1)原電池正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，HgO得電子生成Hg，電解液為氫氧化鉀溶液，則該電極反應(yīng)式為：HgO + 2e－ + H2O = Hg + 2OH－；

(2)硫離子與汞離子反應(yīng)生成硫化汞沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Hg2+ + H2S = HgS + 2H+；

(3)明礬溶于水電離出Al3+,Al3+水解生成的氫氧化鋁膠體具有吸附性，可吸附HgS微粒，加快微粒的沉降；

(4)生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是使反應(yīng)物充分混合接觸，提高反應(yīng)速率；高溫可促進(jìn)NH4+的水解，并放出NH3，故氣體X為NH3；

(5)如流程圖所示，LiH2PO4與Fe2O3、C反應(yīng)生成LiFePO4，F(xiàn)e3+被還原為Fe2+，C被氧化生成CO(其中C元素化合價為+2價)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知，F(xiàn)e2O3與C的化學(xué)計量數(shù)之比為1：1，再根據(jù)反應(yīng)前后原子個數(shù)守恒配平化學(xué)方程式可得：2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O；當(dāng)生成1mol磷酸亞鐵鋰時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為1mol，即1NA。