Question

13．化學(xué)電池的研究一直是化學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)之一．
Ⅰ．美國科學(xué)家S•魯賓成功開發(fā)鋅汞紐扣式電池，以鋅和氧化汞為電極材料，氫氧化鉀溶液為電解液的原電池，有效地解決電池使用壽命短，易發(fā)生漏液等問題．電池總反應(yīng)為：Zn+HgO═ZnO+Hg．
（1）該電池的正極反應(yīng)式為HgO+H₂O+2e^-=Hg+2OH^-．
（2）含汞電池生產(chǎn)企業(yè)的污水中會(huì)含有一定量的+2價(jià)的汞離子，通常采用處理成本較低的硫化物沉淀法，即向污水中投入一定量的硫化鈉，反應(yīng)的離子方程式為Hg²⁺+S^2-=HgS↓．
（3）該方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)物的顆粒比較小，大部分懸浮于污水中，通常采用投入一定量的明礬晶體進(jìn)行后續(xù)處理，請解釋其原因鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降．
Ⅱ．鋰離子電池由于輕便、比能量大等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今社會(huì)最為常見的電池．其中的重要材料磷酸亞鐵鋰（LiFePO₄）通常按照下列流程進(jìn)行生產(chǎn)：

請回答下列問題：
（4）生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是使反應(yīng)物充分混合，提高反應(yīng)速率．氣體X的化學(xué)式為NH₃．
（5）請寫出一定條件下由LiH₂PO₄生成LiFePO₄的化學(xué)方程式2LiH₂PO₄+Fe₂O₃+C=2LiFePO₄+CO↑+2H₂O，當(dāng)生成1mol磷酸亞鐵鋰時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為6.02×10²³．
（6）生成LiFePO₄的過程可能產(chǎn)生一種雜質(zhì)對電池有致命的影響，則該雜質(zhì)可能為Fe．

Answer 1

分析 I．（1）正極發(fā)生還原反應(yīng)，HgO獲得電子生成Hg，堿性條件下還生成氫氧根離子；
（2）硫離子與汞離子反應(yīng)生成HgS沉淀；
（3）鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體，吸附HgS顆粒，加快沉淀；
Ⅱ．（4）充分混合，加快反應(yīng)速率；銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氨氣；
（5）流程圖中LiH₂PO₄與Fe₂O₃、C反應(yīng)生成LiFePO₄，F(xiàn)e元素被還原，C元素被氧化生成CO，還有水生成；根據(jù)Fe元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
（6）碳可能將氧化鐵中Fe元素還原為Fe單質(zhì)．

解答 解：I．（1）正極發(fā)生還原反應(yīng)，HgO獲得電子生成Hg，堿性條件下還生成氫氧根離子，該電池的正極反應(yīng)式為：HgO+H₂O+2e^-=Hg+2OH^-，
故答案為：HgO+H₂O+2e^-=Hg+2OH^-；
（2）硫離子與汞離子反應(yīng)生成HgS沉淀，反應(yīng)離子方程式為：Hg²⁺+S^2-=HgS↓，
故答案為：Hg²⁺+S^2-=HgS↓；
（3）鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降，
故答案為：鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體具有吸附性，吸附HgS顆粒，加快HgS微粒的沉降；
Ⅱ．（4）生產(chǎn)過程中“混合攪拌”的目的是：使反應(yīng)物充分混合，提高反應(yīng)速率，銨根離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氨氣，即X為NH₃，
故答案為：使反應(yīng)物充分混合，提高反應(yīng)速率；NH₃；
（5）流程圖中LiH₂PO₄與Fe₂O₃、C反應(yīng)生成LiFePO₄，F(xiàn)e元素被還原，C元素被氧化生成CO，還有水生成，反應(yīng)方程式為：2LiH₂PO₄+Fe₂O₃+C=2LiFePO₄+CO↑+2H₂O，當(dāng)生成1mol磷酸亞鐵鋰時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為1mol，即轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為6.02×10²³，
故答案為：2LiH₂PO₄+Fe₂O₃+C=2LiFePO₄+CO↑+2H₂O；6.02×10²³；
（6）碳可能將氧化鐵中Fe元素還原為Fe單質(zhì)，對電池有致命的影響，
故答案為：Fe．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池的工作原理、物質(zhì)準(zhǔn)備工藝流程、陌生化學(xué)式書寫、沉淀轉(zhuǎn)化等，是對學(xué)生綜合能力的考查．