Question

【题目】化学电池一直是化学工作者研究的热点之一。

Ⅰ．早期的锌汞纽扣式电池，以锌和氧化汞为电极材料，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，有效的解决电池使用寿命短、易发生漏液等问题。

电池总反应为：Zn+HgO = ZnO+Hg。

（1）该电池的正极反应式是___________。

（2）但是该工厂的污水中会含有一定量的+2价的汞离子，通常采用向污水中通入一定量的硫化氢，反应的离子方程式为___________。

（3）该方法的缺点是产物的颗粒比较小，大部分悬浮于污水中，通常采用投入一定量的明矾晶体进行后续处理，请解释其原因___________。

II．锂离子电池由于轻便、比能量大等优点，成为当今社会最为常见的电池。其中的重要材料磷酸亚铁锂（LiFePO4）通常按照下列流程进行生产：

请回答下列问题：

（4）生产过程中“混合搅拌”的目的是__________。气体X除了水蒸气之外，还含有___________（填写化学式）。

（5）请写出一定条件下由LiH2PO4生成LiFePO4的化学方程式__________，当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移的电子数目为___________。

Answer 1

【答案】HgO + 2e－ + H2O = Hg + 2OH－ Hg2+ + H2S = HgS + 2H+ 水解产生的Al(OH)3胶体具有吸附性 加快反应速率 NH3 2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O 1NA

【解析】

(1)原电池正极得到电子发生还原反应，HgO得电子生成Hg，电解液为氢氧化钾溶液，则该电极反应式为：HgO + 2e－ + H2O = Hg + 2OH－；

(2)硫离子与汞离子反应生成硫化汞沉淀，反应的离子方程式为：Hg2+ + H2S = HgS + 2H+；

(3)明矾溶于水电离出Al3+,Al3+水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附性，可吸附HgS微粒，加快微粒的沉降；

(4)生产过程中“混合搅拌”的目的是使反应物充分混合接触，提高反应速率；高温可促进NH4+的水解，并放出NH3，故气体X为NH3；

(5)如流程图所示，LiH2PO4与Fe2O3、C反应生成LiFePO4，Fe3+被还原为Fe2+，C被氧化生成CO(其中C元素化合价为+2价)，根据氧化还原反应中得失电子守恒可知，Fe2O3与C的化学计量数之比为1：1，再根据反应前后原子个数守恒配平化学方程式可得：2LiH2PO4 + Fe2O3 + C =2LiFePO4 + CO ↑+ 2H2O；当生成1mol磷酸亚铁锂时，转移电子数目为1mol，即1NA。