Question

(12分)锂/磷酸氧铜电池是一种以磷酸氧铜作为正极材料的锂离子电池，其正极的活性物质是Cu₄O(PO₄)₂，制备流程如下：

主要反应原理：2Na₃PO₄＋4CuSO₄＋2NH₃·H₂O===Cu₄O(PO₄)₂↓＋3Na₂SO₄＋(NH₄)₂SO₄＋H₂O

（1）实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器主要有________。

（2）流程中“洗涤Ⅰ”后，检验沉淀已洗涤干净的方法是____________________。

（3）该电池放电时，负极锂转化为Li₂O，正极磷酸氧铜转变为Cu和Li₃PO₄，写出该电池放电时的化学方程式____________________。

（4）准确称取上述流程所得的样品38.56 g[假定样品中只含Cu₄O(PO₄)₂和CuO两种物质]，使其完全溶于一定量的硝酸中，再加入氢氧化钠溶液，使铜完全沉淀，将沉淀灼烧使其转变为黑色氧化铜，最终称得残留固体质量为27.20 g。计算所得样品中磷酸氧铜的质量分数。(写出计算过程)

Answer

（1）漏斗、烧杯、玻璃棒

（2）取最后一次洗涤后的滤液少许，滴加BaCl2溶液，若溶液不变浑浊，则沉淀已经洗净。

（3）Cu4O(PO4)2＋8Li===4Cu＋Li2O＋2Li3PO4

（4）解：n(CuO)×80 g·mol－1＋n[Cu4O(PO4)2]×462 g·mol－1＝38.56 g

n(CuO)＋4n[Cu4O(PO4)2]＝27.20 g/80 g·mol－1

解得n(CuO)＝0.02 mol n[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol

ω[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol×462 g·mol－1/38.56 g×100%＝95.85%

【解析】

试题分析：（1）过滤过程中使用的主要仪器有烧杯、玻璃棒、普通漏斗、铁架台等，其中为玻璃仪器的是烧杯、玻璃棒、普通漏斗；

（2）流程中“洗涤Ⅰ”后，检验沉淀后，取洗涤后的上层清液，滴加一定量的氯化钡溶液，若出现浑浊，则说明未清洗干净，若无混浊，则干净；

（3）负极失电子，锂转化为Li2O，正极得电子，磷酸氧铜转变为Cu和Li3PO4，该电池的电极反应为Cu4O(PO4)2＋8Li===4Cu＋Li2O＋2Li3PO4；

【解析】
n(CuO)×80 g·mol－1＋n[Cu4O(PO4)2]×462 g·mol－1＝38.56 g

n(CuO)＋4n[Cu4O(PO4)2]＝27.20 g/80 g·mol－1

解得n(CuO)＝0.02 mol n[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol

ω[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol×462 g·mol－1/38.56 g×100%＝95.85%

考点：试验的评价，电极方程式的书写， 化学反应方程式的计算