新型电池在飞速发展的信息技术中发挥着越来越重要的作用。Li2FeSiO4是极具发展潜力的新...

新型电池在飞速发展的信息技术中发挥着越来越重要的作用。

Li2FeSiO4是极具发展潜力的新型锂离子电池电极材料，在苹果的几款最新型的产品中已经有了一定程度的应用。其中一种制备Li2FeSiO4的方法为：

固相法：2Li2SiO3＋FeSO4＝Li2FeSiO4＋Li2SO4＋SiO2

某学习小组按如下实验流程制备Li2FeSiO4并测定所得产品中Li2FeSiO4的含量。

实验（一）制备流程：

实验（二） Li2FeSiO4含量测定：

从仪器B中取20.00mL溶液至锥形瓶中，另取0.20mol•L－1的酸性KMnO4标准溶液装入仪器C中，用氧化还原滴定法测定Fe2＋含量，杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应。经4次滴定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：

（1）实验（二）中的仪器名称：仪器B____，仪器C____。

（2）制备Li2FeSiO4时必须在惰性气体氛围中进行，其原因是____。

（3）在操作Ⅰ时，所需用到的玻璃仪器中，除了普通漏斗、烧杯外，还需____；

（4）操作Ⅱ的步骤是：__、__、过滤、洗涤。

（5）还原剂A可用SO2，写出该反应的离子方程式____，此时后续处理的主要目的是____。

（6）滴定终点时现象为____；根据滴定结果，可确定产品中Li2FeSiO4的质量分数为____；若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，会使测得的Li2FeSiO4含量____(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

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人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用。以下每小题中的电池即为广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面的实用电池，请根据题中提供的信息，填写空格。

（1）（6分）电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag₂O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：Ag₂O+Zn+H₂O=2Ag+Zn(OH)₂。

①工作时电流从 ________ 极流向 ________极（两空均选填“Ag₂O”或“Zn”）。

②电极反应式为：正极________，负极。

（2）(4分)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应为：

①放电时，正极为________。正极的电极反应式为。

②该蓄电池中的电解质溶液应为________（选填“酸性”或“碱性”）溶液。

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电化学技术在工业生产中有着重要的作用。请回答：

（1）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强，性质稳定。

①氢氧燃料电池能量转化的主要形式是__。

②负极反应式为__。

③电极表面镀铂粉的原因是__。

（2）工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是___。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因___。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口___(填写“A”或“B”)导出。

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化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用。甲烷是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。甲烷燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景，现用甲烷燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）

（1）电极b为______________极，溶液中OH-移向_____________极（填a或b）；

（2）电极a处所发生的电极反应方程式为　　　　　　 　　　　　　　　 ；

（3）乙装置所发生的总反应方程式　　　　　　 　　　 　　　　　　 ；

（4）如图装置中盛有100mL0.2mol•L-1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氧气56mL（标准状况下）时，则此时右图装置中溶液的pH=__________（溶液体积变化忽略不计），d极增重　　　　 g。

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化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图实验（图中所用电极均为惰性电极）

（1）电极a为　　　 　 　 极（填“正”或“负”），溶液中OH－移向　　 　　 　　 极（填a或b）；

（2）电极b处所发生的电极反应方程式为　　　　　　　　　　　 ；[随着反应的进行，氢氧燃料电池内部溶液的PH将　　　　　 (填“增大”或“减小”)；

（3）c极为　　　　　　 （填“阴”或“阳”）极，d电极反应式为　　　　　　　　　　　　 ；

（4）右图装置中盛有100mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，当装置工作时右装置中发生的总反应方程式　　　 为　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（5）当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时右图装置中溶液的c(H+)=　　 　　 。（溶液体积变化忽略不计）

（6）氢氧燃料电池的优点　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

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[化学一一选修3物质结构与性质]

钒和镍及其化合物是重要合金材料和催化剂，其储氨合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以Zn(Cl3SO3)2 为电解质，以有缺陷的阳离子型ZnMn2O4 为电极，成功获得了稳定的大功率电流。

(1)基态钒原子的核外电子排布式为___________，其排布时能量最高电子所占据能级的原子轨道有___个伸展方向。

(2) VO2+可与多种物质形成配合物，与氧同周期且第一电离能比氧大的主族元素有__________(写元素符号)。

(3)镍形成的配离子[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)4]2-中，NH3分子的空间构型为_________________，与CN-互为等电体的一种分子的化学式为_____________________。

(4)三氟甲磺酸(CF3SO3H)是一种有机强酸，结构式如图1所示，通常以CS2、IF3、H2O2等为主要原料来制取。

①H2O2分子中O原子的杂化方式为___________________________。

②三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。1个三氟甲磺酸苯酯分子中含有σ键的数目为____________________。

(5)硫化锌晶体的构型有多种，其中一种硫化锌的晶胞如图2所示，该晶胞中S2-的配位数为__。

(6)镧镍合金是重要储氢材料，其储氢后的晶胞如图3所示。

①储氢前该镧镍合金的化学式为_______________。

②该镧镍合金储氢后氢气的密度为_______(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)g·cm-3。

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南京大学研究发现TiO2-x晶体中存在的晶体缺陷有利于提高导电性和提供镁离子储位，可用作新型镁电池负极材料，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　 ）

A.放电时，a电极电势低于b电极

B.充电时，Mg2+向a电极移动

C.放电时，负极的电极反应为MgnTiO2-x-2ne-=nMg2++TiO2-x

D.充电时，当有0.2mole-转移时，b电极的质量减少2.4g

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中国科学院成功开发出一种新型铝-石墨双离子电池，大幅提升了电池的能量密度。该电池以铝和石墨作为电极材料，充电时的总反应为：Al+xC+Li++PF6-＝AlLi+CxPF6，有关该电池说法正确的是

A. 放电时，电子由石墨沿导线流向铝

B. 放电时，正极反应式为：Al+Li++e-＝AlLi

C. 充电时，铝电极质量增加

D. 充电时，PF6-向阴极移动

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磷酸亚铁锂LiFePO₄是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。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。其主要工艺流程如下：

已知：2LiAl（SiO₃）₂ + H₂SO₄(浓)  Li₂SO₄ + Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

（1）从滤渣Ⅰ中可分离出Al₂O₃，如下图所示。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）向滤液Ⅱ中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是________

________。

（4）写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式________。

（5）磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li^＋。试写出该电池放电时的正极反应：。若用该电池电解饱和食盐水（电解池电极均为惰性电极），当电解池两极共有4480mL气体（标准状况）产生时，该电池消耗锂的质量为________。

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