Question

【题目】LiFePO4是一种电动汽车电池的电极材料，实验室以绿矾和磷酸为原料制备LiFePO4的流程如下：

（1）“溶解”和“反应1”步骤不能互换的原因是________。

（2）“反应1”的离子方程式是________。

（3）“反应2”是2LiOH＋6H2C2O4＋2FePO4===2LiFePO4＋7CO2↑＋5CO↑＋7H2O，其中体现氧化性和还原性的反应物的物质的量之比为________。

（4）LiFePO4需要在高温下成型才能作为电极，高温成型时要加入少量活性炭黑，其作用是：①________，②________。

（5）利用LiFePO4作电极的电池稳定、安全、对环境友好，放电时工作原理如图所示。放电时电极b的电极反应式为_________。

Answer 1

【答案】可能导致FePO4中混有较多Fe(OH)3 2Fe2＋＋ClO－＋2H3PO4＋4OH－===2FePO4↓＋Cl－＋5H2O 9∶7 改善成型后LiFePO4(或电极)的导电作用 与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2＋被氧化 Li(1－x)FePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4

【解析】

（1）“溶解”时溶液保持酸性，抑制亚铁离子的水解，保持离子浓度较高，“反应1”生成FePO4，步骤不能互换，否则可能导致FePO4中混有较多Fe(OH)3；

（2）“反应1”在磷酸存在下，加入氢氧化钠时亚铁离子被次氯酸根离子氧化生成FePO4，反应的离子方程式是2Fe2＋＋ClO－＋2H3PO4＋4OH－===2FePO4↓＋Cl－＋5H2O；

（3）“反应2”是2LiOH＋6H2C2O4＋2FePO4===2LiFePO4＋7CO2↑＋5CO↑＋7H2O，反应中碳元素由+3价降为+2价、铁元素由+3价降为+2价；碳元素由+3价升为+4价，根据氧化还原反应原理，每生成2molLiFePO4，则生成7mol CO2，转移7mole-，故体现氧化性的反应物H2C2O4、FePO4和还原性的反应物H2C2O4的物质的量之比为（2.5+2）：3.5=9：7；

（4）LiFePO4需要在高温下成型才能作为电极，高温成型时要加入少量活性炭黑，其作用是：①改善成型后LiFePO4(或电极)的导电作用，②与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2＋被氧化；

（5）利用LiFePO4作电极的电池稳定、安全、对环境友好，放电时工作原理如图所示。放电时锂离子通过隔膜向电极b移动，则电极b为正极，电极上Li＋得电子产生LiFePO4，电极反应式为Li(1－x)FePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4。