锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且...

锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4的一种工艺流程如图：

已知：Ksp(FePO4·xH2O)＝1.0×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

(1)在合成磷酸铁时，步骤Ⅰ中pH的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是________________。

(2)步骤Ⅱ中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的________等离子。

(3)取3组FePO4·xH2O样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：

固体失重质量分数＝×100%，则x＝_______(精确至0.1)。

(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是__________________________________。

(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(6)H3PO4是三元酸，如图是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH变化示意图。则PO第一步水解的水解常数K1的表达式为______，K1的数值最接近______(填字母)。

A．10－12.4　　B．10－1.6　　 C．10－7.2　　　 D．10－4.2

高三化学综合题困难题查看答案及解析

锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4的一种工艺流程如图：

已知：Ksp(FePO4·xH2O)＝1.0×10－15，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。

(1)在合成磷酸铁时，步骤Ⅰ中pH的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是________________。

(2)步骤Ⅱ中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的________等离子。

(3)取3组FePO4·xH2O样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：

固体失重质量分数＝×100%，则x＝_______(精确至0.1)。

(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是__________________________________。

(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(6)H3PO4是三元酸，如图是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH变化示意图。则PO第一步水解的水解常数K1的表达式为______，K1的数值最接近______(填字母)。

A．10－12.4　　B．10－1.6　　 C．10－7.2　　　 D．10－4.2

【答案】　 生成Fe(OH)3杂质，影响磷酸铁的纯度 　 NO、NH、H＋(只要写出NO、NH即可)　 2.1　 使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可)　 24∶1　 　 　 B

【解析】磷酸和硝酸铁溶液中加入氨水调节溶液pH值2-3目的是生成磷酸铁，过滤、洗涤、干燥得到FePO4·xH2O，加入葡萄糖和磷酸锂研磨、干燥在有氩气的装置中高温煅烧得到LiFePO4，（1）步骤I中pH的控制是关键．如果pH＜1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是：生成Fe(OH)3杂质，影响磷酸铁的纯度；（2）步骤II中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的NO3－、NH4＋、H＋；（3）图表中固体失重质量分数的平均值=（19.9%+20.1%+20.0%）/3=20.0%， ,x=2.1，；（4）步骤III中研磨的作用使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可) ；（5）在步骤IV中生成了LiFePO4、CO2和H2O，反应的化学方程式为：24FePO4+C6H12O6+12Li2CO3=24LiFePO4+18CO2+6H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为24：1；（6）H3PO4是三元酸，则PO42－第一步水解的离子方程式为：PO43－+H2O HPO42－+OH－，水解常数K1的表达式=c(OH－)c(HPO42－)/c(PO43－)，图象中可知c（PO43－）=c（HPO42－）时，pH=12.4，则c（OH－）=10-14/10-12.4=10-1.6mol·L－1，故选B。

【题型】综合题
【结束】
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黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题:

（1）基态Cu原子的价电子排布式为________

（2）从原子结构角度分析,第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是:I1(Fe)____I1(Cu)(填“>“<"或“=”)

（3）血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。吡略和血红素的结构如下图:

①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为_______

②1mol吡咯分子中所含的σ键总数为____个。分子中的大π键可用表示，其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,则吡略环中的大π键应表示为_____。

③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为________(填化学式)。

④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的,则血红蛋白中的Fe2+与O2是通过_____键相结合。

（4）黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2SO3H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构　 型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是____________

（5）用石墨作电极处理黄铜矿可制得硫酸铜溶液和单质硫。石墨的晶体结构如下图所示,虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨晶胞中含碳原子数为____个。已知石墨的密度为ρg/cm3,C-C键的键长为rcm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨晶体的层间距d=______cm。

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LiFePO₄新型锂离子电池因其原材料丰富、对环境友好、循环性能和安全性能好的特点，具有广阔的应用前景。已知该电池放电时的电极反应式为：

正极：FePO₄+Li⁺+e^－=LiFePO₄，负极：Li－e^－=Li⁺，下列说法中正确的是

A．充电时阳极反应为Li⁺+e^－=Li

B．充电时动力电池上标注“－”的电极应与外接电源的负极相连

C．放电时电池内部Li⁺向负极移动

D．放电时，在正极上是Li⁺得电子被还原

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锂离子电池广泛应用于日常电子产品中，也是电动汽车动力电池的首选．正极材料的选择决定了锂离子电池的性能．磷酸铁钾(LiFePO4)以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而逐渐成为“能源新星”。

（1）高温固相法是磷酸铁锂生产的主要方法。通常以铁盐、磷酸盐和锂盐为原料，按化学计量比充分混匀后，在惰性气氛的保护中先经过较低温预分解，再经高温焙烧，研磨粉碎制成。其反应原理如下：

Li2CO3+2FeC2O4•2H2O+2NH4H2PO4═2NH3↑+3CO2↑+______+_______+_______

①完成上述化学方程式.

②理论上，反应中每转移0.15mol电子，会生成LiFePO4______________g；

③反应需在惰性气氛的保护中进行，其原因是______________；

（2）磷酸亚铁锂电池装置如图所示，其中正极材料橄榄石型LiFePO4通过粘合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐。

电池工作时的总反应为：LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6，则放电时，正极的电极反应式为______________。充电时，Li+迁移方向为______________(填“由左向右”或“由右向左”)，图中聚合物隔膜应为______________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

（3）用该电池电解精炼铜。若用放电的电流强度I=2.0A的电池工作10分钟，电解精炼铜得到铜0.32g，则电流利用效率为______________(保留小数点后一位)。(已知：法拉第常数F=96500C/mol，电流利用效率=100%)

（4）废旧磷酸亚铁锂电池的正极材料中的LiFePO4难溶于水，可用H2SO4和H2O2的混合溶液浸取，发生反应的离子方程式为______________。

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LiFePO4是锂离子电池一种电极材料，其结构稳定、资源丰富、安全性能好、无毒．该电极材料在充放电时的变化如图所示，下列有关说法正确的是（　　）

A. 放电时该电极为负极

B. 充电是Li+向阳极移动

C. 充电时该电极发生氧化反应，反应式为LiFePO4﹣e﹣=FePO4+Li+

D. 该电池可以用磷酸溶液作电解质

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液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是

A．充电时阳极的电极反应式：Zn-2e－ Zn2+

B．充电时电极a为外接电源的负极

C．放电时Br－向右侧电极移动

D．放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大

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目前的锂离子电池的正极材料多是LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4和双离子传递型聚合物等。改良正极材料的性能是锂离子电池领域的重点方向，如用碳包覆LiFePO4和向其中掺杂金属银等。下列过程是制备该正极材料的流程图：

回答下列问题：

(1)LiFePO4中铁元素的化合价为_____价。已知原料是Li2CO3、FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4和C6H12O6的混合物，其中Li、Fe、P三种元素的物质的量比为1：1：1，C6H12O6的用量占原料总质量的5%。若原料的质量为1000 g，则需要称取NH4H2PO4的质量为_______(保留两位小数)。

(2)将原料先行研磨4 h目的是_________。为了更快得到前驱体粉末，除了保持温度在50℃外，还应进行的常见操作方法是_________。

(3)两次焙烧均需要在高纯氮气环境下进行，原因是________。葡萄糖分解产生的碳除了提供还原性环境，提高产物纯度，而且可以阻止晶粒的聚集长大，控制颗粒形状，提高LiFePO4的电导率。则葡萄糖分解的化学反应方程式(分解过程中只有C一种单质生成)为________。600℃加热时硝酸银发生分解生成红棕色气体和3种常见单质(其中两种气体单质物质的量比为2：7)，则分解时的化学反应方程式为_______。

(4)如图所示是用LiFePO4/Ag/C作正极材料制成的纽扣锂离子电池组装示意图。充电时，其正、负极材料所发生反应的电极方程式分别是______、______(锂离子电池是靠xLi＋在两极的嵌入和嵌出进行工作)。

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磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的循环寿命，放电时的反应为：LixC6+Li1-xFePO4=6C+LiFePO4 。某磷酸铁锂电池的切面如下图所示。下列说法错误的是

A.放电时Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极

B.隔膜在反应过程中只允许Li+ 通过

C.充电时电池正极上发生的反应为：LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+

D.充电时电子从电源经铝箔流入正极材料

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磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的循环寿命，放电时的反应为：LixC6+Li1-xFePO4=6C+LiFePO4 。某磷酸铁锂电池的切面如下图所示。下列说法错误的是

A.放电时Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极

B.隔膜在反应过程中只允许Li+ 通过

C.充电时电池正极上发生的反应为：LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+

D.充电时电子从电源经铝箔流入正极材料

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磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的循环寿命，放电时的反应为：LixC6+Li1-xFePO4=6C+LiFePO4 。某磷酸铁锂电池的切面如下图所示。下列说法错误的是

A.放电时Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极

B.隔膜在反应过程中只允许Li+ 通过

C.充电时电池正极上发生的反应为：LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+

D.充电时电子从电源经铝箔流入正极材料

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