问题标题:
LiFePO4用于锂离子二次电池的电极材料,可由LiI和FePO4制备.(1)FePO4难溶于水,制备方法如下:Ⅰ.用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑,加热,搅拌,过滤;Ⅱ.向滤液中加入一定量的H2O2;Ⅲ.
问题描述:
LiFePO4用于锂离子二次电池的电极材料,可由LiI和FePO4制备.
(1)FePO4难溶于水,制备方法如下:
Ⅰ.用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑,加热,搅拌,过滤;
Ⅱ.向滤液中加入一定量的H2O2;
Ⅲ.向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液,过滤后经进一步处理得FePO4.
①Ⅰ中反应进行完全的现象是___.
②用离子方程式说明H2O2的作用是___.
③已知:H2PO4-⇌HPO42-+H+;HPO42-⇌PO43-+H+.
产生FePO4的离子方程式是___.
④Na2HPO4溶液显碱性的原因是___.
(2)制备LiFePO4:将FePO4与LiI混合,在惰性气氛中加热,制得LiFePO4.化合物LiI中碘离子的作用是___.
(3)锂离子二次电池的负极材料为金属锂和石墨的复合材料(石墨作为金属锂的载体),电池反应为:FePO4(s)+Li(s)放电
充电LiFePO4(s),装置如图:
①该电池不能用电解质水溶液,原因是___.
②充电时,b极的电极反应式是___.
陶勇回答:
(1)用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑,滤液中主要溶质为FeCl2,向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+,向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液,过滤后经进一步处理得FePO4.
①稀H2SO4溶解废铁屑时,有氢气产生,当反应完全时,则不再产生气泡,
故答案为:不再产生气泡;
②向滤液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成Fe3+,过氧化氢被还原为水,离子方程式为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O;
③向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液,Fe3+消耗PO43-,使平衡HPO42-⇌PO43-+H+右移,氢离子浓度增大,使平衡H2PO4-⇌HPO42-+H+左移,则溶液中H2PO4-浓度增大,产生FePO4的离子方程式是:Fe3++2HPO42-=FePO4↓+H2PO4,
故答案为:Fe3++2HPO42-=FePO4↓+H2PO4;
④Na2HPO4溶液显碱性的原因是由于HPO42-可以电离:HPO42-⇌PO43-+H+,又可以水HPO42-+H2O⇌H2PO4-+OH-,且水解程度大于电离程度,所以溶液溶解显碱性,
故答案为:由于HPO42-可以电离:HPO42-⇌PO43-+H+,又可以水HPO42-+H2O⇌H2PO4-+OH-,且水解程度大于电离程度,所以溶液溶解显碱性;
(2)将FePO4与LiI混合,在惰性气氛中加热,制得LiFePO4,铁元素的化合价从+3价降到+2价,得到电子,说明化合物LiI中碘离子失去电子作还原剂,
故答案为:还原剂;
(3)①金属Li可与水发生反应(或2Li+2H2O=2LiOH+H2↑),故应为非水材料,
故答案为:金属Li可与水发生反应(或2Li+2H2O=2LiOH+H2↑);
②根据锂离子电池的电池反应式为:FePO4(s)+Li(s)放电充电
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