钠离子二次电池因钠资源丰富、成本低、能量转换效率高等诸多优势有望取代锂离子电池。最近山东大...

钠离子二次电池因钠资源丰富、成本低、能量转换效率高等诸多优势有望取代锂离子电池。最近山东大学徐立强教授课题组研究钠离子二次电池取得新进展，电池反应如下：4NaXFeIIFeIII(CN)6+xNi3S24FeIIFeIII(CN)6+3xNi+2xNa2S。下列说法正确的是（　　 ）

A. 放电时，NaXFeIIFeIII(CN)6为正极

B. 放电时，Na+移向Ni3S2/Ni电极

C. 充电时，Na+被还原为金属钠

D. 充电时，阴极反应式：xNa++ FeIIFeIII(CN)6-xe—== NaXFeIIFeIII(CN)6

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2019年诺贝尔化学奖颁给了对锂离子电池研发作出卓越贡献的三位科学家。南开大学李福军研究团队以C3N4作为Li-O2可充电电池的光电极，提升了电池的能量效率，其充电工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　）

A.离子交换膜为阳离子交换膜

B.放电时，Li+移向Li电极

C.放电时，Li电极为负极，发生氧化反应

D.充电时，光电极的电极反应式为∶ Li2O2-2e-= 2Li++O2↑

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钠离子电池由于成本低、资源丰富，成为取代锂离子电池在大规模储能领域应用的理想选择。作为钠离子电池的正极材料之一，束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线电极材料成为关注焦点之一。其制备工艺流程如图：

（资料）

①石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质。

②+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表。

（1）K3V2(PO4)3中V的化合价为___。

（2）焙烧时，向石煤中加生石灰，将V2O3转化为Ca(VO3)2。

①为了提高焙烧过程中氧化效率，下述工艺步骤方法合理的是___。

a.在回转窑进行富氧焙烧，助燃风气量为煤气量的0.5~2倍

b.焙烧过程中，在焙烧物料中加入辅助剂，增加物料疏松度和透气性

c.窑体进行分段控温

d.调控料层厚度为窑体的2/3高度

②焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________。

（3）实验时将NH4VO3、KOH和H3PO4按物质的量分别为5mmol、7.5mmol、7.5mmol依次溶解于20mL去离子水中，溶液颜色依次为白色浑浊、无色澄清透明和棕红色透明溶液。随后再加入H2C2O4·2H2O，搅拌至溶液变为黄绿色，草酸的量对K3V2(PO4)3形貌的影响如下：

①实验条件下束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线样品制备的最佳条件为___。

②亚硫酸钠是常用的还原剂，但实验中不能用亚硫酸钠代替草酸晶体，原因是___。

（4）加入的草酸晶体是过量的，其中只有的草酸为还原剂，将VO3-还原成VO2+，的草酸以C2O42-的形式存在，此过程中反应的离子方程式为___。

（5）“氩气中煅烧”时，氩气的作用是___。

（6）某工厂利用上述工艺流程，用10t石煤生产束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线0.8064t，若整个过程中钒的总回收率为80%，则石煤中钒元素的质量分数为___。

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钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料(NamCn)作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为Na1－mCoO2＋NamCnNaCoO2＋Cn。下列说法不正确的是(　　)

A. 放电时，Na＋向正极移动

B. 放电时，负极的电极反应式为NamCn－me－=mNa＋＋Cn

C. 充电时，阴极质量减小

D. 充电时，阳极的电极反应式为NaCoO2－me－=Na1－mCoO2＋mNa＋

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钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。一种钠离子电池用碳基材料(NamCn)作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电，该钠离子电池的工作原理为Na1-mCoO2+NamCnNaCoO2+Cn。下列说法正确的是（　　 ）

A.放电时，Na+向负极移动

B.放电时，正极的电极反应式为NamCn-me-=mNa++Cn

C.充电时，阴极质量减小.

D.充电时，阳极的电极反应式为NaCoO2-me-=Na1-mCoO2+mNa+

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复旦大学研发的一种新型水锂电池，一极采用复合膜包裹的金属锂，另一极采用锰酸锂(LiMn2O4)，以0.5mol·L-1Li2SO4水溶液作电解质，安全性能和成本较现有的锂离子电池都具有明显的优势。下列有关该电池的说法不正确的是（　　 ）

A.电极a是负极，电极b是正极

B.工作时电池的总反应为：LiMn2O4+Li=Li2Mn2O4

C.放电时，溶液中Li+从a向b迁移

D.电池放电时的阳极反应式为：Li2Mn2O4−e-=LiMn2O4+Li+

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2019年度诺贝尔化学奖授予美国得州大学奥斯汀分校JohnB.Goodenough教授等人，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的突出贡献。研究表明：Li-Cu4O(PO4)2电池的正极的活性物质Cu4O(PO4)2制备的原理为：2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O。请回答：

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素在周期表中位置是__。

（2）Cu4O(PO4)2中Cu2+基态电子排布式为__，PO43-的空间构型是___。

（3）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2-，则[Cu(CN)4]2-中含有的σ键与π键的数目比为__。

（4）(NH4)2SO4中电负性最大的元素是__。所含化学键的类型有__。

（5）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，如图：

①每个冰晶胞平均占有__个水分子，冰的熔点远低于金刚石熔点的原因是__。

②在气相中NH3易与H2O通过氢键以水合物形式存在。试写出水合物NH3·H2O的结构式：__。

（6）如图甲所示为二维平面晶体示意图。其中表示CuCl2的晶体结构的是___（填“a”或“b”）。金属铜的晶胞如图乙所示，铜原子的配位数是__。若此晶胞立方体的边长为apm，金属铜的密度为ρg·cm-3，则阿伏加德罗常数可表示为___mol-1（用含a、ρ的代数式表示）。

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钠离子电池相比锂离子电池具有高安全、长寿命、低成本的特点，有望成为下一代电池。某钠离子电池放电时的总反应为Na（1-x）MO2+NaxCn═NaMO2+nC，如图表示其充电过程。有关该电池的说法错误的是（　　）

A.充电时，a与外加电源正极相连

B.放电时，外电路电子由b流向a

C.充电时，无序碳上发生的反应为nC+xNa++xe-═NaxCn

D.用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1molNa+时，理论上可获得64g纯铜

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最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝一石墨烯(Cn)电池(如图)。该电池分别以铝、石墨烯为电极，放电时电池中导电离子的种类不变。已知能量密度=电池容量(J)÷负极质量(g)。下列分析正确的是

A. 放电时，Cn (石墨烯)为负极

B. 放电时，Al2Cl7-在负极转化为AlCl4-

C. 充电时，阳极反应为4 Al2Cl7-+3e -=A1+7AlCl4-

D. 以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度

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最近浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝一石墨烯(Cn)电池(如图)。该电池分别以铝、石墨烯为电极，放电时电池中导电离子的种类不变。已知能量密度=电池容量(J)÷负极质量(g)。下列分析正确的是

A. 放电时，Cn (石墨烯)为负极

B. 放电时，Al2Cl7-在负极转化为AlCl4-

C. 充电时，阳极反应为4 Al2Cl7-+3e -=A1+7AlCl4-

D. 以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度

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