Question

【题目】锂/磷酸氧铜电池是一种以磷酸氧铜作为正极材料的锂离子电池，其正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，制备流程如下：

主要反应原理：2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O

(1) 实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器主要有____________________。

(2) 流程中“洗涤Ⅰ”后，检验沉淀已洗涤干净的方法是__________________。

(3) 准确称取上述流程所得的样品38.56 g [假定样品中只含Cu4O(PO4)2和CuO两种物质]，使其完全溶于一定量的硝酸中，再加入氢氧化钠溶液，使铜完全沉淀，将沉淀灼烧使其转变为黑色氧化铜，最终称得残留固体质量为27.20 g。计算所得样品中磷酸氧铜的质量分数_______。(写出计算过程)

Answer 1

【答案】漏斗、烧杯、玻璃棒 取最后一次洗涤后的滤液少许于干净的试管中，滴加BaCl2溶液，若溶液不变浑浊，则沉淀已经洗净 n(CuO)×80 g·mol－1＋n[Cu4O(PO4)2]×462 g·mol－1＝38.56 g

n(CuO)＋4n[Cu4O(PO4)2]＝27.20 g÷80 g·mol－1

解得n(CuO)＝0.02 mol、n[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol

w[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol×462 g·mol－1÷38.56 g×100%＝95.85%

【解析】

（1）过滤操作使用的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；

（2）反应后溶液中存在SO42-，固体应吸附SO42-离子，可通过检验SO42-的方法检验沉淀是否洗涤干净；

（3）由样品质量和灼烧得到氧化铜质量建立联立方程，解得磷酸氧铜的物质的量，再计算所得样品中磷酸氧铜的质量分数。

（1）实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，故答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；

（2）反应后溶液中存在SO42-，固体应吸附SO42-离子，可通过检验SO42-的方法检验沉淀是否洗涤干净，具体做法是取最后一次洗涤的流出液，向其中加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，说明已经洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤后的滤液少许于干净的试管中，滴加BaCl2溶液，若溶液不变浑浊，则沉淀已经洗净；

（3）由题意样品38.56g，则有n(CuO)×80 g·mol－1＋n[Cu4O(PO4)2]×462 g·mol－1＝38.56 g①，由最终称得残留固体质量为27.20 g，则有n(CuO)＋4n[Cu4O(PO4)2]＝27.20 g÷80 g·mol－1②，解联立①②得n(CuO)＝0.02 mol、n[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol，故w[Cu4O(PO4)2]＝0.08 mol×462 g·mol－1÷38.56 g×100%＝95.85%，故答案为：95.85%。