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過程采用惰性氣體氣氛，其原因是防止二價鐵被氧化；
（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，用一束強光光線照射，有丁達爾現(xiàn)象；生產中生成1mol Li₂FeSiO₄整個過程轉移電子物質的量為1mol；
（3）以Li₂FeSiO₄和嵌有Li的石墨為電極材料，含鋰的導電固體作電解質，構成電池的總反應式為：Li+LiFeSiO₄ $\frac{\underline{\;放電\;}}{充電}$ Li₂FeSiO₄則該電池的負極是嵌有Li的石墨；充電時，陽極反應的電極反應式為Li₂FeSiO₄-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)膠體的特征性質分析設計實驗驗證，依據(jù)溶膠-凝膠法中鐵元素守恒，鐵元素化合價從+3價變化為+2價，根據(jù)化合價的變化分析；
（3）放電時原電池反應，正極上是得到電子發(fā)生還原反應，電池反應中元素化合價降低得到電子，依據(jù)總反應式分析判斷；
（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的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，因為亞鐵離子具有還原性，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：防止二價鐵被氧化；
（2）膠體具有丁達爾現(xiàn)象，取少量液體，用一束強光光線照射，有丁達爾現(xiàn)象證明是膠體；膠-凝膠法中鐵元素守恒，鐵元素化合價從+3價變化為+2價，若制得1mol Li₂FeSiO₄，電子轉移1mol，
故答案為：取少量液體，用一束強光光線照射，有丁達爾現(xiàn)象；1；
（3）總反應式可表示為Li₂FeSiO₄ $?_{放電}^{充電}$Li+LiFeSiO₄，放電過程中是原電池反應，Li做負極失電子發(fā)生氧化反應，LiFeSiO₄在正極上得到電子發(fā)生還原反應，電極反應為LiFeSiO₄+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．

點評 本題考查了物質制備實驗分析判斷、氧化還原反應、原電池原理的應用等，注意氧化還原反應分析和電子轉移計算應用，原電池反應和電極反應書寫，圖象分析判斷是關鍵，題目難度中等．