Question

1．新型鋰離子電池材料Li₂MSiO₄（M為Fe，Co，Mn，Cu等）是一種發(fā)展?jié)摿�很大的電池電極材料．工業(yè)制備Li₂MSiO₄有兩種方法：
方法一：固相法，2Li₂SiO₃+FeSO₄ $\frac{\underline{\;惰性氣體\;}}{高溫}$ Li₂FeSiO₄+Li₂SO₄+SiO₂
方法二：溶膠-凝膠法，
（1）固相法中制備Li₂FeSiO₄過(guò)程采用惰性氣體氣氛，其原因是防止二價(jià)鐵被氧化；
（2）溶膠-凝膠法中，檢查溶液中有膠體生成的方法是取少量液體，用一束強(qiáng)光光線照射，有丁達(dá)爾現(xiàn)象；生產(chǎn)中生成1mol Li₂FeSiO₄整個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1mol；
（3）以Li₂FeSiO₄和嵌有Li的石墨為電極材料，含鋰的導(dǎo)電固體作電解質(zhì)，構(gòu)成電池的總反應(yīng)式為：Li+LiFeSiO₄ $\frac{\underline{\;放電\;}}{充電}$ Li₂FeSiO₄則該電池的負(fù)極是嵌有Li的石墨；充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i₂FeSiO₄-e^-=LiFeSiO₄+Li⁺；
（4）使用（3）組裝的電池必須先充電．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)亞鐵離子具有還原性分析；
（2）依據(jù)膠體的特征性質(zhì)分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，依據(jù)溶膠-凝膠法中鐵元素守恒，鐵元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)的變化分析；
（3）放電時(shí)原電池反應(yīng)，正極上是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池反應(yīng)中元素化合價(jià)降低得到電子，依據(jù)總反應(yīng)式分析判斷；
（4）可充電池使用前需要先充電，才能正常使用．

解答 解：（1）固相法中制備Li₂FeSiO₄的過(guò)程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，因?yàn)閬嗚F離子具有還原性，易被氧化，所以惰性氣體氛圍中是為了防止亞鐵離子被氧化，
故答案為：防止二價(jià)鐵被氧化；
（2）膠體具有丁達(dá)爾現(xiàn)象，取少量液體，用一束強(qiáng)光光線照射，有丁達(dá)爾現(xiàn)象證明是膠體；膠-凝膠法中鐵元素守恒，鐵元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)，若制得1mol Li₂FeSiO₄，電子轉(zhuǎn)移1mol，
故答案為：取少量液體，用一束強(qiáng)光光線照射，有丁達(dá)爾現(xiàn)象；1；
（3）總反應(yīng)式可表示為L(zhǎng)i₂FeSiO₄ $?_{放電}^{充電}$Li+LiFeSiO₄，放電過(guò)程中是原電池反應(yīng)，Li做負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，LiFeSiO₄在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為L(zhǎng)iFeSiO₄+Li⁺+e^-=Li₂FeSiO₄，
故答案為：嵌有Li的石墨；LiFeSiO₄+Li⁺+e^-=Li₂FeSiO₄ ；
（4）（3）組裝的可充電池需要先充電，才可使用，故答案為：充電．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)分析判斷、氧化還原反應(yīng)、原電池原理的應(yīng)用等，注意氧化還原反應(yīng)分析和電子轉(zhuǎn)移計(jì)算應(yīng)用，原電池反應(yīng)和電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)，圖象分析判斷是關(guān)鍵，題目難度中等．