问题 填空题

(14分)草酸亚铁可用于合成锂电池的正极材料硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4)等,其制备过程主要包括:

a.将硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体溶于适量蒸馏水,加入适量稀硫酸酸化。

b.将上述溶液煮沸,逐滴加入H2C2O4溶液,直至沉淀完全。

c.静置、倾去上层清液、过滤、洗涤、50℃以下烘干。试回答下列问题:

(1)配制(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶液时,需加入少量稀硫酸,目的是          

(2)将制得的产品(FeC2O4·2H2O)在氩气气氛中进行热重分析,结果如图(TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数)。

①则A-B发生反应的化学方程式为:                                 

②精确研究表明,B­-C实际是分两步进行的,每步释放一种气体,其中第一步释放的气体相对分子质量较第二步的小,试写出B-C两步反应的方程式:                     、

                                      

(3)Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合,在800℃. 的氩气中烧结6小时,即可制成硅酸亚铁锂。①合成硅酸亚铁锂的化学方程式为:                      

②该锂电池放电时的总反应式为LiFeSiO4+Li=Li2FeSiO4,写出相应的电极反应式:

正极                、负极               

答案

(每空2分共14分)

(1)抑制Fe2+水解

(2)①FeC2O4·2H2OFeC2O4+2H2O

②FeC2O4FeCO3+CO↑      FeCO3=FeO+CO2

(3)Li2CO3+FeC2O4+SiO2Li2FeSiO4+2CO2+2H2O

②LiFeSiO4+Li++e==Li2FeSiO4        Li—e=Li+

(1)由于Fe2+易水解生成浑浊,故需要加入相应的酸抑制其水解

(2)在氩气环境中,二价铁不会被氧化;

①结晶水非常加热易失去,再结合图示数据可知AB段确为失去结晶水的过程:FeC2O4·2H2OFeC2O4+2H2O

②结合FeC2O4所含有元素及加热所生成的气体只能为CO或CO2,由二者的分子量的大小可知,第一步分解过程中生成的为CO,而第二点分解得到的气体为CO2

C点所得物质的分子量为:180×40%=72,恰好为FeO的式量;同时由于第二步有CO2的生成,可知第一步分解所得固体物质含碳及氧元素,则可判定为FeCO3

故两步反应分别为:FeC2O4FeCO3+CO↑      FeCO3=FeO+CO2

(3)①由元素的守恒、结合反应物及产物的组成、反应条件可综合判定,合成硅酸亚铁锂的化学方程式为:Li2CO3+FeC2O4+SiO2Li2FeSiO4+2CO2+2H2O

②由总反应可知,金属锂失电子,化合价生成,做负极:Li—e=Li+

由总反应减去负极反应可得正极反应式为:LiFeSiO4+Li++e==Li2FeSiO4

选择题
单项选择题 A1/A2型题