Question

10．新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池．磷酸亚铁锂（LiFePO₄）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：
方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁[（CH₃COO）₂Fe]、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其他产物均以气体逸出．
方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀．沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂．
请回答下列问题：
（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行．其原因是以免磷酸亚铁锂被氧化．
（2）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为Fe-2e^-+Li+H₂PO₄^-=LiFePO₄+2H⁺．
（3）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子具有强还原性，制备过程中要防止亚铁化合物被氧化；
（2）可从质量守恒的角度判断气体产物；
（3）根据锂离子电池在充电过程中的阳极产物，可写出电解的阳极电极反应式，电池放电时正极反应式与电解阳极反应式相反．

解答 解：（1）亚铁离子具有强还原性，制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行，其原因是为了防止亚铁化合物被氧化，
故答案为：以免磷酸亚铁锂被氧化；
（2）将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀，阳极铁失电子生成磷酸亚铁锂，电极反应式为Fe-2e^-+Li+H₂PO₄^-=LiFePO₄+2H⁺，
故答案为：Fe-2e^-+Li+H₂PO₄^-=LiFePO₄+2H⁺；
（3）锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，电极反应为LiFePO₄═FePO₄+Li⁺+e^-，该电池放电时，正极发生还原反应，与充电时的阳极反应相反，电极反应式为FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄，
故答案为：FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄．

点评 本题考查原电池和电解质的工作原理，题目难度中等，本题注意原电池、电解池的两极反应，把握电极反应式的书写方法，为中学电化学常考查内容．