Question

锂/磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu₄O（PO₄）₂，其制备方法如下：称取适量的Na₃PO₄?12H₂O和CuSO₄?5H₂O分别溶解在蒸馏水中，充分搅拌，转入反应釜中，调节溶液pH为7～9，密封，放入130°烘箱中反应4h．自然冷却到室温，过滤，所得沉淀分别用蒸馏水和乙醇洗涤数次，干燥，得到产品．反应原理为：
2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃?H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）用蒸馏水洗涤时，检验洗涤是否完全的方法是______；最后用乙醇洗涤的目的是______．
（2）电池放电时，负极锂转化为Li₂O，正极磷酸铜转变为Cu和Li₃PO₄，写出该电池反应的方程式______．
（3）准确称取上述样品1.928g[假定只含Cu₄O（PO₄）₂和CuO两种物质]，使其完全溶于一定量硝酸中，再加氢氧化钠溶液，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1.360g．计算得样品中磷酸氧铜（摩尔质量为：462g/mol）的质量分数（写出简要计算过程和结果）

Answer 1

解：（1）反应后溶液中存在SO₄^2-，固体应吸附SO₄^2-离子，可通过检验SO₄^2-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；乙醇易挥发，用乙醇洗涤，可加速固体的干燥，
故答案为：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；快速干燥固体；
（2）电池放电时，负极锂转化为Li₂O，正极磷酸铜转变为Cu和Li₃PO₄，则反应物为Li和Cu₄O（PO₄）₂，生成物为Cu、Li₂O和Li₃PO₄，
则反应的方程式为Cu₄O（PO₄）₂+8Li=4Cu+Li₂O+2Li₃PO₄，
故答案为：Cu₄O（PO₄）₂+8Li=4Cu+Li₂O+2Li₃PO₄；
（3）n（CuO）×80g/mol+n（Cu₄O（PO₄）₂）×462g/mol=1.928g，
n（CuO）+4×n（Cu₄O（PO₄）₂）=，
解得：n（CuO）=0.001mol，
n（Cu₄O（PO₄）₂）=0.004mol，
ω（Cu₄O（PO₄）₂）==0.9585．
答：样品中磷酸氧铜的质量分数为0.9585．
分析：（1）可通过检验SO₄^2-的方法检验沉淀是否洗涤干净；乙醇易挥发，用乙醇洗涤，可加速固体的干燥；
（2）根据正负极的反应物和产物结合质量守恒确定反应的总方程式；
（3）根据质量和物质的量，列方程式组可解答该题．
点评：本题考查较为综合，涉及物质的检验、电化学知识以及混合物的计算，题目难度中等，解答本题时注意从质量守恒的角度列式计算，（3）为易错点．