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新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位,可用作节能环保电动汽车的动力电池.磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下:方法一:将碳酸锂、乙
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新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位,可用作节能环保电动汽车的动力电池.磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料,它的制备方法如下:
方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出.
方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀.沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂.
方法三:某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂.其主要工艺流程如图:
已知:2LiAl(SiO3)2+H2SO4(浓)
Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓
请回答下列问题:
(1)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有H2O___(填化学式)等气体生成.
(2)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为___
(3)在方法三中,从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如图所示.
①请写出生成沉淀的离子方程式___
②滤渣Ⅱ的主要成分是:___(填化学式).
③写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式___.
(4)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的结构简式如下:,写出该单体与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式:___.
(5)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)是一种高效、长寿命的二次电池,其工作原理为:C6Li+FePO4
C6Li(1-x)+(1-x)FePO4+xLiFePO4,电池充电时,阳极中的Li+通过聚合物隔膜向阴极迁移;在放电时,负极中Li+的通过隔膜向正极迁移.充电时的阴极反应式___,若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重12.8g,则电池中经过聚合物隔膜的Li+数目为___.
方法一:将碳酸锂、乙酸亚铁[(CH3COO)2Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂,同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出.
方法二:将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液,以铁棒为阳极,石墨为阴极,电解析出磷酸亚铁锂沉淀.沉淀经过滤、洗涤、干燥,在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂.
方法三:某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂.其主要工艺流程如图:
已知:2LiAl(SiO3)2+H2SO4(浓)
| ||
温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
溶解度(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
溶解度(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
(1)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有H2O___(填化学式)等气体生成.
(2)在方法二中,阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为___
(3)在方法三中,从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如图所示.
①请写出生成沉淀的离子方程式___
②滤渣Ⅱ的主要成分是:___(填化学式).
③写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式___.
(4)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的结构简式如下:,写出该单体与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式:___.
(5)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)是一种高效、长寿命的二次电池,其工作原理为:C6Li+FePO4
放电 |
|
充电 |
▼优质解答
答案和解析
方法三:2LiAl(SiO3)2+H2SO4(浓)
Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓,冷却加水过滤得到滤液I和滤渣I,滤渣中含有Al2O3•4SiO2•H2O↓,滤液中含有Li2SO4、MgSO4、CaSO4,向滤液中加入NaOH、Na2CO3,镁离子和NaOH反应生成氢氧化镁沉淀,钙离子和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀,所以滤渣II为Mg(OH)2、CaCO3,滤液中含有硫酸锂,向滤液中加入饱和碳酸钠得到碳酸锂沉淀,铁和磷酸反应生成磷酸铁,C、磷酸铁和碳酸锂在高温下反应生成LiFePO4;
(1)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有H2O,该反应中铵根离子生成氨气、碳酸根离子生成二氧化碳,所以生成的物质中还含有的气体是CO2、NH3,故答案为:CO2、NH3;
(2)在方法二中,阳极上Fe失电子和磷酸二氢根离子、锂离子反应生成磷酸亚铁锂,电极反应式为Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+,
故答案为:Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+;
(3)在方法三中,从滤渣Ⅰ溶于酸得到铝离子,氢氧化铝不溶于弱碱但能溶于强碱,所以a为氨水,向溶液中加入氨水得到Al(OH)3沉淀,灼烧Al(OH)3沉淀得到Al2O3;
①铝离子和一水合氨反应生成Al(OH)3沉淀,离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
②滤渣Ⅱ的主要成分是:Mg(OH)2、CaCO3,故答案为:Mg(OH)2、CaCO3;
③在高温下生成磷酸亚铁锂,根据反应物、生成物和反应条件书写方程式为2FePO4+Li2CO3+2C
2LiFePO4+3CO↑,
故答案为:2FePO4+Li2CO3+2C
2LiFePO4+3CO↑;
(4)中含有酯基,能和NaOH反应生成酸式盐和醇,反应方程式为,故答案为:;
(5)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)工作原理为:C6Li+FePO4
C6Li(1-x)+(1-x)FePO4+xLiFePO4,充电时的阴极上C6Li(1-x)得电子发生还原反应,阴极反应式为C6Li(1-x)+xLi++xe-═C6Li,若用该电池电解精炼铜,阴极质量增重12.8g,则阴极析出n(Cu)=
=0.2mol,铜离子得到的电子物质的量=0.2mol×2=0.4mol,根据电荷守恒则电池中通过聚合物隔膜的Li+数目为0.4NA,
故答案为:C6Li(1-x)+xLi++xe-═C6Li; 0.4NA.
| ||
(1)在方法一所发生的反应中,除生成磷酸亚铁锂、乙酸外,还有H2O,该反应中铵根离子生成氨气、碳酸根离子生成二氧化碳,所以生成的物质中还含有的气体是CO2、NH3,故答案为:CO2、NH3;
(2)在方法二中,阳极上Fe失电子和磷酸二氢根离子、锂离子反应生成磷酸亚铁锂,电极反应式为Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+,
故答案为:Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+;
(3)在方法三中,从滤渣Ⅰ溶于酸得到铝离子,氢氧化铝不溶于弱碱但能溶于强碱,所以a为氨水,向溶液中加入氨水得到Al(OH)3沉淀,灼烧Al(OH)3沉淀得到Al2O3;
①铝离子和一水合氨反应生成Al(OH)3沉淀,离子方程式为Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
②滤渣Ⅱ的主要成分是:Mg(OH)2、CaCO3,故答案为:Mg(OH)2、CaCO3;
③在高温下生成磷酸亚铁锂,根据反应物、生成物和反应条件书写方程式为2FePO4+Li2CO3+2C
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故答案为:2FePO4+Li2CO3+2C
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(4)中含有酯基,能和NaOH反应生成酸式盐和醇,反应方程式为,故答案为:;
(5)磷酸铁锂动力电池(简称LFP)工作原理为:C6Li+FePO4
放电 |
充电 |
12.8g |
64g/mol |
故答案为:C6Li(1-x)+xLi++xe-═C6Li; 0.4NA.
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