Question

磷酸铁锂动力电池的正极与负极中间是聚合物的隔膜隔开的，锂离子可以通过。该电池的总反应式为：Li_1﹣xFePO₄+Li_xC₆═C₆+LiFePO₄ (注：Li_xC₆是单质Li附在碳电极上的一种形式)

（1）磷酸铁锂电池放电时，负极反应式为                 。

（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）以该电池为电源，用惰性电极电解2L硫酸铜和氯化钠的混合溶液，若两极均产生0.14mol气体，电路中共有0.4mol的电子转移，则电解后溶液的c(OH^-)为        。

Answer

（1）LixC6-x e﹣═C6+xLi+；

（2）0.6NA；

（3）Fe2O3﹣6e﹣+10OH﹣═2FeO42﹣+5H2O；

（4）0.02mol/L

【解析】

试题分析：（1）放电时，LixC6在负极上失电子发生氧化反应，其负极反应为：LixC6-x e-═C6+xLi+，故答案为：LixC6-x e-═C6+xLi+；

（2）电解精炼铜，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，每转移2mol电子，析出64g铜，所以阴极质量增重19.2g时，转移电子数为：×2=0.6mol，电池与电解池为串联，所以当电解池中转移0.6mol电子，电池中转移电子数为0.6mol，锂离子带1个单位正电荷，则电池中通过聚合物隔膜的Li+数目为0.6NA；故答案为：0.6NA；

（3）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)，阳极三氧化二铁失去电子发生氧化反应结合氢氧根离子生成高铁酸根离子，电极反应式为：Fe2O3-6e-+10OH-═2FeO42-+5H2O；故答案为：Fe2O3-6e-+10OH-═2FeO42-+5H2O；

（4）根据题意可知，当电路中通过0.4mol电子的电量时，阴阳两极都产生0.14mol的气体，阴极产生的气体为H2，阳极产生的气体为Cl2和O2，生成0.14molH2转移电子为0.14mol×2=0.28mol，所以阴极析出Cu的物质的量==0.06mol．令阳极气体中Cl2、O2的物质的量分别为xmol、ymol，根据转移的电子数和产生气体的物质的量，则：x+y=0.14；2x+4y=0.4，解得x=0.08，y=0.06，所以整个电解过程分为三段：第一阶段，氯离子、铜离子放电，阳极产生0.06molCl2，阴极产生0.06molCu，此时溶液的pH变化不大；第二阶段，氯离子、水放电，阳极产生0.02molCl2，阴极产生0.02molH2，此时溶液中产生0.04molOH-，溶液的pH增大；第三阶段，电解水生成氢气与氧气，阳极产生0.06molO2，阴极产生0.12molH2，此时溶液中OH-浓度基本不变；所以溶液中c(OH-)==0.02mol/L，故答案为：0.02mol/L。

考点：考查了原电池和电解池的工作原理的相关知识。