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【题目】锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。

(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。

①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得,则该反应的化学方程式为__。

②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示,写出正极的电极反应式:________________。充电时Li+向________(填“Se”或“Li”)极迁移。

③ Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示,图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。

(2) Li2S电池的理论能量密度高,其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。

① Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得,其中壳聚糖的作用是________。

②取一定量Li2S样品在空气中加热,测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率=×100%)分析300 ℃后,固体残留率变化的原因是________。

【答案】H2SeO3+2SO2+H2O===Se+2H2SO4 2Li++xSe+2e-===Li2Sex Li Li2Se6>Li2Se4>Li2Se 提供碳源,将硫酸锂还原(作还原剂) 300 ℃后,样品主要发生两个反应过程:反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4,反应2为C被O2氧化生成CO2;前期固体残留率增加的原因是反应1为主,后期固体残留率减少的原因反应2为主

【解析】

(1)①SO2通入亚稀酸中生成Se,发生氧化还原反应,化学方程式为:;

②由电池工作的原理图可知,Li电极为电池的负极,Se电极为电池的正极,电池放电时Li+能迁移到正极附近与Se结合生成,因此正极的电极反应式为:;电池在充电时,Li电极接外电源的负极,做阴极,Li+是阳离子在电解池中朝阴极迁移,因此Li+在充电时朝Li电极迁移;

③由图可知,与正极碳基体结合时会向外释放能量,如果释放的能量越大,那么结合之后越稳定,因此3中与碳基体结合能力的强弱为;

(2)①Li2S电池的正极材料是碳包裹得Li2S,因此为了获得这种正极材料,就需要壳聚糖在与硫酸锂高温反应时,一方面将硫酸锂还原,另一方面提供包裹Li2S的碳源;

②该Li2S是具有碳包裹结构的Li2S,因此在考虑其固体质量变化时,一方面要考虑Li2S自身被氧化的影响,另一方面也要考虑包裹Li2S的碳在高温下被氧化的影响;所以300 ℃后,样品主要发生两个反应过程:反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4,反应2为C被O2氧化生成CO2;前期固体残留率增加的原因是反应1为主,后期固体残留率减少的原因是反应2为主。

练习册系列答案
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【题目】正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:

2CH3CH2CH2CH2OH(CH3CH2CH2CH2)2O+H2O

反应物和产物的相关数据如下:

相对分子质量

沸点/℃

密度/(g·cm-3)

水中溶解性

正丁醇

74

117.2

0.8109

微溶

正丁醚

130

142.0

0.7704

几乎不溶

合成反应:

①将一定量的浓硫酸和正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。

②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间。

分离提纯:

③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有一定量水的分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。

④粗产物依次用蒸馏水、NaOH溶液和蒸馏水洗涤,分液后再加入一定质量的无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。

⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得正丁醚。

请回答:

(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为________。

(2)加热A前,需先从________(填“a”或“b”)口向B中通入水。

(3)步骤②中,若温度控制不当,最容易产生副产物的结构简式为________。

(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并________,步骤③中粗产物应从分液漏斗的________(填“上”或“下”)口分离出。

(5)步骤④中加入NaOH溶液洗涤的目的为________。

(6)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集________(填选项字母)左右的馏分。

a.100℃ b.117℃ C.135℃ d.142℃

(7)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分为________,下层液体的主要成分为________。

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