Question

（18分）磷酸铁锂动力电池（LiFePO₄电池）的内部结构如图所示。中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，锂离子可以通过而电子不能通过。

该电池的总反应式为：Li_1-xFePO₄+ Li_xC₆== C₆ + LiFePO₄

（1）磷酸铁锂电池放电时，正极反应式为         。

（2）若用该电池电解精炼铜，阴极质量增重19.2g时，则电池中通过聚合物隔膜的Li ⁺数目为        。

（3）以该电池为电源，用Fe₂O₃为阳极，石墨为阴极，NaOH溶液为电解质溶液制备高铁酸钠（Na₂FeO₄），写出阳极的电极反应式              。

（4）学生在实验时若被白磷（以P表示）灼伤，可用硫酸铜溶液涂抹伤处，有铜和H₃PO₄生成，写出此反应的化学方程式    。

（5）一般来说，如果一个反应的平衡常数大于10⁵,通常认为反应进行得较完全；相反，如果一个反应的平衡常数小于10^－5，则认为这个反应很难进行。已知常温下各物质的溶度积及电离平衡常数：

CuS：K_sp=8.4×10^－36mol²·L^－2；H₂S：K_a1=1.2×10^－7mol·L^－1，K_a2=7×10^－15mol·L^－1

①通过计算说明反应CuS(s)＋2H^＋Cu^2＋＋H₂S进行的程度                 。

②常温下，NaHS溶液呈碱性，此溶液中离子浓度由小到大的顺序是             。若向此溶液中加入硫酸铜溶液，恰好完全反应，所得溶液pH        7（填“＞”“＜”或“﹦”），其原因是            （用离子方程式表示）。

Answer

（共18分）（1）Li(1－x)FePO4 ＋ xLi+ + x e－== LiFePO4（3分）

（2）0.6NA或3.612×1023（2分）

（3）Fe2O3－6e－＋10OH－===2FeO42－＋5H2O（2分）

（4）2P+5CuSO4+8H2O==5Cu+2H3PO4+5H2SO4 （2分）

（5）①此反应K﹦1×10－14＜10－5，，所以反应难以进行。（3分）

② c(S2—)＜c(H+)＜c(OH—)＜c(HS—)＜c(Na+)（2分）；＜（2分）；

HS－＋Cu2＋===CuS↓＋H＋（2分）

【解析】

试题分析：（1）磷酸铁锂电池放电时，正极Li＋得电子发生还原反应，结合电池的中反应式写出。电极反应式为Li(1－x)FePO4 ＋ xLi+ + x e－== LiFePO4；（2）若用该电池电解精炼铜，阴极反应为Cu2+ + 2e- ==Cu，当生成19.2g铜时转移的电子为0.6mol，则电池中通过聚合物隔膜的Li +数目为0.6NA；（3）根据题给信息Fe2O3在电解池的阳极失电子，发生氧化反应生成Na2FeO4，NaOH溶液为电解质溶液，阳极的电极反应式Fe2O3－6e－＋10OH－===2FeO42－＋5H2O；（4）白磷（以P表示）与硫酸铜溶液反应生成铜、硫酸和H3PO4，反应的化学方程式为2P+5CuSO4+8H2O==5Cu+2H3PO4+5H2SO4。（5）①反应CuS(s)＋2H＋Cu2＋＋H2S的K=[H2S][Cu2＋]/[H＋]2代入题给数据计算K﹦1×10－14＜10－5，，所以反应难以进行。②常温下，NaHS溶液呈碱性，则HS－的电离程度小于其水解程度，此溶液中离子浓度由小到大的顺序是c(S2—)＜c(H+)＜c(OH—)＜c(HS—)＜c(Na+)。若向此溶液中加入硫酸铜溶液，恰好完全反应，所得溶液pH＜7，其原因是HS－＋Cu2＋===CuS↓＋H＋。

考点：考查电化学、化学方程式的书写、盐类水解和平衡计算。