Question

锂在有机合成、电池等领域中有重要的作用。

I. 的制备和应用如下图所示。

(1)锂元素在元素周期表中的位置_______________________。

(2)写出A的电子式___________________________。

(3)是有机合成中常用的还原剂，试写出反应③的化学方程式_________________。

II.磷酸亚铁锂是新型锂离子电池的首选电极材料，是以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液，析出磷酸亚铁锂沉淀，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一(用M表示)的结构简式如下：

请回答下列问题：

(4)制备磷酸亚铁锂必须在惰性气体氛围中进行，其原因是_______________。

(5)阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为___________________。

(6)写出M与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式_____________________。

(7)该电池充电时阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则放电时正极的电极反应式为___________。

Answer

第二周期第IA族 CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O 防止亚铁化合物被氧化 Fe-2e-+H2PO4-+Li+=LiFePO4+2H+ FePO4+e-+Li+=LiFePO4

【解析】

(1)Li是3号元素，根据原子核外电子排布确定其在周期表的位置；

(2)Li与H2在加热时发生反应产生LiH，该化合物为离子化合物，据此书写电子式；

(3)LiAlH4将乙酸还原为乙醇，乙醇与乙酸发生酯化反应产生乙酸乙酯；

(4)亚铁离子具有强还原性，制备过程中要防止亚铁化合物被氧化；

(5)阳极铁失电子生成磷酸亚铁锂；

(6)M具有酯基，在碱性条件下可发生水解；

(7)根据锂离子电池在充电过程中的阳极产物，可写出电解的阳极电极反应式，电池放电时正极反应式与电解阳极反应式相反。

(1)Li是3号元素，所以锂元素在元素周期表中的位置是第二周期第IA族；

(2)Li与H2在加热时发生反应产生离子化合物LiH，其电子式为；

(3) LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，一定条件下可以将乙酸还原生成的B为乙醇，乙醇与乙酸在浓硫酸存在时，在加热条件下发生酯化反应产生乙酸乙酯和水。所以反应③的化学方程式为：CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O

(4)亚铁离子具有强还原性，制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行，其原因是为了防止化合物中的Fe2+被氧化变为Fe3+；

(5)以铁棒为阳极，石墨为阴极，Fe失去电子变为Fe2+，将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，反应产生的Fe2+与电解溶液中的磷酸二氢铵、氯化锂反应，产生磷酸亚铁锂沉淀，所以阳极铁失电子生成磷酸亚铁锂，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为Fe-2e-+H2PO4-+Li+=LiFePO4+2H+；

(6)M具有酯基，在碱性条件下可发生水解，M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式：；

(7)锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，电极反应为LiFePO4=FePO4+Li++e-，该电池放电时，正极发生还原反应，与充电时的阳极反应相反，电极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4。