Question

2014年12月我國(guó)首艘新型磷酸鐵鋰電池動(dòng)力船在上海順利下水，我國(guó)的船舶動(dòng)力已進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代．可見(jiàn)，研究化學(xué)反應(yīng)原理有非常重要的意義．
（1）磷酸鐵鋰電池以磷酸鐵鋰（LiFePO₄）為正極材料的鋰離子電池．
已知該鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i_1-xFePO₄+Li_xC₆

放電

充電

6C+LiFePO₄（Li_1-xFePO₄、Li_xC₆中Li為單質(zhì)狀態(tài)），則該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為

 

．以該電池為電源，以銅為陽(yáng)極，以石墨為陰極，用NaCl溶液作電解液進(jìn)行電解，得到半導(dǎo)體材料Cu₂O和一種清潔能源，則陽(yáng)極反應(yīng)式為

 

．
（2）25℃時(shí)，幾種電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表所示：

電解質(zhì)	電離常數(shù)（mol?L-1）
H3PO4	Ka1=7.1×10-3，Ka2=6.2×10-8，Ka3=4.5×10-13
HF	Ka=6.4×10-4
CH3COOH	Ka=1.7×10-5
NH3?H2O	Kb=1.7×10-5

①25℃，0.1mol?L^-1HF溶液的H⁺濃度為

 

mol?L^-1，100mL 0.1mol?L^-1NaF溶液中陰陽(yáng)離子總數(shù)

 

（填“＜”“＞”或“=”）100mL 0.1mol?L^-1CH₃COONa溶液中陰陽(yáng)離子總數(shù)．
②向10mL0.1mol?L^-1CH₃COOH溶液中逐滴滴加0.1mol?L^-1的氨水，當(dāng)消耗氨水10mL時(shí)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系是

 

．
③已知NaH₂PO₄溶液顯酸性而Na₂HPO₄溶液顯堿性，25℃，濃度均為0.1mol?L^-1 NaH₂PO₄與Na₂HPO₄溶液中水的電離程度

 

（填“前者大”、“后者大”或“相等”）．

Answer 1

考點(diǎn)：弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在電解池的陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（2）①根據(jù)Ka=

c(H+)?c(F-)

c(HF)

來(lái)計(jì)算即可；鹽的水解規(guī)律：越弱越水解；
②根據(jù)反應(yīng)得到的溶液的組成結(jié)合溶液的酸堿性進(jìn)行判斷離子濃度的大小即可；
③根據(jù)NaH₂PO₄溶液顯酸性而Na₂HPO₄溶液顯堿性，得到陰離子的水解程度和電離程度的相對(duì)大小，水解對(duì)水的電離起到促進(jìn)作用，電離對(duì)水的電離起到抑制作用．

解答： 解：（1）鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i_1-xFePO₄+Li_xC₆

放電

充電

6C+LiFePO₄（Li_1-xFePO₄、Li_xC₆中Li為單質(zhì)狀態(tài)），則該電池放電時(shí)正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即電極反應(yīng)式為FePO₄+Li⁺+e^-→LiFePO₄，以該電池為電源，以銅為陽(yáng)極，以石墨為陰極，用NaCl溶液作電解液進(jìn)行電解，得到半導(dǎo)體材料Cu₂O和一種清潔能源，則陽(yáng)極是金屬銅失電子的氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為2Cu+2H₂O-2e^-=Cu₂O+2H⁺，故答案為：FePO₄+Li⁺+e^-→LiFePO₄；2Cu+2H₂O-2e^-=Cu₂O+2H⁺；
（2）①Hf的Ka=

c(H+)?c(F-)

c(HF)

=6.4×10^-4；氫離子和氟離子濃度是相等的，所以溶液的H⁺濃度為

2	Ka?c(HF)

=8×10^-3mol?L^-1，根據(jù)算的電離常數(shù)，知道醋酸酸性強(qiáng)于HF，鹽的水解規(guī)律：越弱越水解；所以F離子水解程度大于醋酸根離子的水解程度，所以NaF溶液中陰陽(yáng)離子總數(shù)較大，故答案為：8×10^-3；＞；
②向10mL0.1mol?L^-1CH₃COOH溶液中逐滴滴加0.1mol?L^-1的氨水，當(dāng)消耗氨水10mL時(shí)，得到的是醋酸銨的水溶液，氨水的電離常數(shù)和醋酸的電離常數(shù)相等，所以銨根離子和醋酸根離子的水解程度相等，溶液顯示中性，所以c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-），故答案為：c（CH₃COO^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
③根據(jù)NaH₂PO₄溶液顯酸性而Na₂HPO₄溶液顯堿性，得到H₂PO₄^-水解程度小于電離程度，此離子對(duì)水的電離起到抑制作用，HPO₄^-水解程度大于電離程度，對(duì)水的電離起到促進(jìn)作用，所以Na₂HPO₄溶液中水的電離程度較大，故答案為：后者大．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查學(xué)生電化學(xué)原理以及鹽的水解原理、弱電解質(zhì)的電離平衡等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，難度不大．