Question

8．磷酸鐵鋰電池裝置如圖所示，其中正極材料橄欖石型LiFePO₄通過粘合劑附著在鋁箔表面，負(fù)極石墨材料附著在銅箔表面，電解質(zhì)為溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽．電池工作時(shí)的總反應(yīng)為：LiFePO₄+6C$?_{放電}^{充電}$ Li_1-xFePO₄+Li_xC₆，則下列說法正確的是（　�。�

• A． 圖中聚合物隔膜是陰離子交換膜
• B． 充電時(shí)，Li⁺遷移方向是“由右向左”
• C． 放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO₄-xe^-=Li_1-xFePO₄+xLi⁺
• D． 用該電池電解精煉銅，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1.25mol時(shí)能得到精銅32g，則電子利用率為80%

Answer 1

分析 充電電池充電時(shí)，正極與外接電源的正極相連為陽極，負(fù)極與外接電源負(fù)極相連為陰極，根據(jù)總反應(yīng)LiFePO₄+6C$?_{放電}^{充電}$ Li_1-xFePO₄+Li_xC₆可知充電是LiFePO₄中的鋰離子脫出并伴隨著鐵元素的氧化，則此時(shí)鋁箔電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，鋁箔為陽極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO₄-xe^-═Li_1-xFePO₄+xLi⁺，銅箔電極為陰極，陰極上鋰離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為xLi⁺+xe^-+6C=Li_xC₆；放電時(shí)，正極、負(fù)極反應(yīng)式正好與陽極、陰極反應(yīng)式相反；電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，據(jù)此分析解答．

解答 解：A．電解質(zhì)為鋰鹽，鋰離子在充放電過程中會(huì)向兩極遷移，所以交換膜應(yīng)該為陽離子交換膜，故A錯(cuò)誤；
B．充電時(shí)，正極與外接電源的正極相連為陽極，陽離子向陰極移動(dòng)，即Li⁺由左向右移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．放電時(shí)，Li_1-xFePO₄在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為L(zhǎng)i_1-xFePO₄+xLi⁺+xe^-═LiFePO₄，故C錯(cuò)誤；
D．電解精煉銅得到銅32g時(shí)，即銅的物質(zhì)的量為$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，根據(jù)Cu²⁺+2e^-=Cu可知轉(zhuǎn)移電子為1mol，而電路中轉(zhuǎn)移電子1.25mol，則電子利用率為$\frac{1mol}{1.25mol}$×100%=80%，故D正確；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了原電池和電解池工作原理及相關(guān)計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，熟悉原電池、電解池工作原理及各個(gè)電極發(fā)生反應(yīng)，難點(diǎn)是電流利用率的計(jì)算，題目難度較大．