Question

【題目】鋰在有機合成、電池等領域中有重要的作用。

I. 的制備和應用如下圖所示。

(1)鋰元素在元素周期表中的位置_______________________。

(2)寫出A的電子式___________________________。

(3)是有機合成中常用的還原劑，試寫出反應③的化學方程式_________________。

II.磷酸亞鐵鋰是新型鋰離子電池的首選電極材料，是以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液，析出磷酸亞鐵鋰沉淀，在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得。在鋰離子電池中，需要一種有機聚合物作為正負極之間鋰離子遷移的介質，該有機聚合物的單體之一(用M表示)的結構簡式如下：

請回答下列問題：

(4)制備磷酸亞鐵鋰必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是_______________。

(5)陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應式為___________________。

(6)寫出M與足量氫氧化鈉溶液反應的化學方程式_____________________。

(7)該電池充電時陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，則放電時正極的電極反應式為___________。

Answer 1

【答案】第二周期第IA族 CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O 防止亞鐵化合物被氧化 Fe-2e-+H2PO4-+Li+=LiFePO4+2H+ FePO4+e-+Li+=LiFePO4

【解析】

(1)Li是3號元素，根據原子核外電子排布確定其在周期表的位置；

(2)Li與H2在加熱時發生反應產生LiH，該化合物為離子化合物，據此書寫電子式；

(3)LiAlH4將乙酸還原為乙醇，乙醇與乙酸發生酯化反應產生乙酸乙酯；

(4)亞鐵離子具有強還原性，制備過程中要防止亞鐵化合物被氧化；

(5)陽極鐵失電子生成磷酸亞鐵鋰；

(6)M具有酯基，在堿性條件下可發生水解；

(7)根據鋰離子電池在充電過程中的陽極產物，可寫出電解的陽極電極反應式，電池放電時正極反應式與電解陽極反應式相反。

(1)Li是3號元素，所以鋰元素在元素周期表中的位置是第二周期第IA族；

(2)Li與H2在加熱時發生反應產生離子化合物LiH，其電子式為；

(3) LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，一定條件下可以將乙酸還原生成的B為乙醇，乙醇與乙酸在濃硫酸存在時，在加熱條件下發生酯化反應產生乙酸乙酯和水。所以反應③的化學方程式為：CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O

(4)亞鐵離子具有強還原性，制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是為了防止化合物中的Fe2+被氧化變為Fe3+；

(5)以鐵棒為陽極，石墨為陰極，Fe失去電子變為Fe2+，將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，反應產生的Fe2+與電解溶液中的磷酸二氫銨、氯化鋰反應，產生磷酸亞鐵鋰沉淀，所以陽極鐵失電子生成磷酸亞鐵鋰，陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應式為Fe-2e-+H2PO4-+Li+=LiFePO4+2H+；

(6)M具有酯基，在堿性條件下可發生水解，M與足量氧化鈉溶液反應的化學方程式：；

(7)鋰離子電池在充電過程中，陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵，電極反應為LiFePO4=FePO4+Li++e-，該電池放電時，正極發生還原反應，與充電時的陽極反應相反，電極反應式為FePO4+Li++e-=LiFePO4。