Question

10．Li-CuO二次電池的比能量高、工作溫度寬，性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于軍事和空間領(lǐng)域．
（1）Li-CuO電池中，金屬鋰做負(fù)極．
（2）比能量是指消耗單位質(zhì)量的電極所釋放的電量，用來衡量電池的優(yōu)劣．比較Li、Na、Al分別作為電極時(shí)比能量的大�。篖i＞Al＞Na．
（3）通過如下過程制備CuO
Cu$→_{過程Ⅰ}^{H_{2}SO_{4}、H_{2}O_{2}}$CuSO₄溶液$→_{控制一定條件Ⅱ}^{Na_{2}cO_{3}溶液}$Cu₂（OH）₂CO₃沉淀$→_{過程Ⅲ}^{加熱}$CuO
①過程Ⅰ，H₂O₂的作用是氧化劑．
②過程Ⅱ產(chǎn)生Cu₂（OH）₂CO₃的離子方程式是2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑．
③過程Ⅱ，將CuSO₄溶液加到Na₂CO₃溶液中，研究二者不同物質(zhì)的量之比與產(chǎn)品純度的關(guān)系（用測(cè)定銅元素的百分含量來表征產(chǎn)品的純度），結(jié)果如下：
已知：Cu₂（OH）₂CO₃中銅元素的百分含量為57.7%．

二者比值為1：0.8時(shí)，產(chǎn)品中可能含有的雜質(zhì)是Cu（OH）₂，產(chǎn)生該雜質(zhì)的原因是當(dāng)Na₂CO₃用量減少時(shí)，c（CO₃^2-）變小，CO₃^2-水解程度變大，c（OH^-）/c（CO₃^2-）增加，c（OH^-）對(duì)產(chǎn)物的影響增大．
④過程Ⅲ反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO₂↑+H₂O．
（4）Li-CuO二次電池以含Li⁺的有機(jī)溶液為電解質(zhì)溶液，其工作原理示意如圖2．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是CuO+2e^-+2Li⁺═Cu+Li₂O．

Answer 1

分析 （1）失電子的物質(zhì)為負(fù)極；
（2）根據(jù)金屬的相對(duì)原子質(zhì)量和失電子數(shù)目判斷；
（3）①Cu元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低；
②硫酸銅與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成Cu₂（OH）₂CO₃；
③Cu₂（OH）₂CO₃中銅元素的百分含量為57.7%，二者比值為1：0.8時(shí)，Cu元素的百分含量大于57.1%，可能不含C；
④Cu₂（OH）₂CO₃加熱分解生成CuO；
（4）由Li⁺的移動(dòng)方向可知，CuO為正極，發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）Li-CuO電池中，Li失去電子，金屬鋰做負(fù)極，故答案為：負(fù)；
（2）比能量是指消耗單位質(zhì)量的電極所釋放的電量，設(shè)質(zhì)量均為m，則$\frac{m}{7}$＞$\frac{m}{27}×3$＞$\frac{m}{23}$，則Li、Na、Al分別作為電極時(shí)比能量的大小為L(zhǎng)i＞Al＞Na，
故答案為：Li＞Al＞Na；
（3）①Cu元素的化合價(jià)升高，O元素的化合價(jià)降低，則H₂O₂的作用是氧化劑，故答案為：氧化劑；
②過程Ⅱ產(chǎn)生Cu₂（OH）₂CO₃的離子方程式是2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑，故答案為：2Cu²⁺+2CO₃^2-+H₂O═Cu₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；
③Cu₂（OH）₂CO₃中銅元素的百分含量為57.7%，二者比值為1：0.8時(shí)，Cu元素的百分含量大于57.1%，可能不含C，則產(chǎn)品中可能含有的雜質(zhì)是Cu（OH）₂，因當(dāng)Na₂CO₃用量減少時(shí)，c（CO₃^2-）變小，CO₃^2-水解程度變大，c（OH^-）/c（CO₃^2-）增加，c（OH^-）對(duì)產(chǎn)物的影響增大，
故答案為：Cu（OH）₂；當(dāng)Na₂CO₃用量減少時(shí)，c（CO₃^2-）變小，CO₃^2-水解程度變大，c（OH^-）/c（CO₃^2-）增加，c（OH^-）對(duì)產(chǎn)物的影響增大；
④過程Ⅲ反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO₂↑+H₂O，故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+CO₂↑+H₂O；
（4）由Li⁺的移動(dòng)方向可知，CuO為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)為CuO+2e^-+2Li⁺═Cu+Li₂O，故答案為：CuO+2e^-+2Li⁺═Cu+Li₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)及原電池，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程中發(fā)生的反應(yīng)、原電池工作原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意（3）為解答的難點(diǎn)，題目難度不大．