Question

鋰/磷酸氧銅電池正極的活性物質是Cu₄O（PO₄）₂，其制備方法如下：稱取適量的Na₃PO₄?12H₂O和CuSO₄?5H₂O分別溶解在蒸餾水中，充分攪拌，轉入反應釜中，調節(jié)溶液pH為7～9，密封，放入130°烘箱中反應4h．自然冷卻到室溫，過濾，所得沉淀分別用蒸餾水和乙醇洗滌數次，干燥，得到產品．反應原理為：
2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃?H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）用蒸餾水洗滌時，檢驗洗滌是否完全的方法是______；最后用乙醇洗滌的目的是______．
（2）電池放電時，負極鋰轉化為Li₂O，正極磷酸銅轉變?yōu)镃u和Li₃PO₄，寫出該電池反應的方程式______．
（3）準確稱取上述樣品1.928g[假定只含Cu₄O（PO₄）₂和CuO兩種物質]，使其完全溶于一定量硝酸中，再加氫氧化鈉溶液，使銅完全沉淀，將沉淀灼燒使其轉變?yōu)楹谏�氧化銅，最終稱得殘留固體質量為1.360g．計算得樣品中磷酸氧銅（摩爾質量為：462g/mol）的質量分數（寫出簡要計算過程和結果）

Answer 1

解：（1）反應后溶液中存在SO₄^2-，固體應吸附SO₄^2-離子，可通過檢驗SO₄^2-的方法檢驗沉淀是否洗滌干凈，具體做法是取最后一次洗滌的流出液，向其中加入氯化鋇溶液，若無白色沉淀，說明已經洗滌干凈；乙醇易揮發(fā)，用乙醇洗滌，可加速固體的干燥，
故答案為：取最后一次洗滌的流出液，向其中加入氯化鋇溶液，若無白色沉淀，說明已經洗滌干凈；快速干燥固體；
（2）電池放電時，負極鋰轉化為Li₂O，正極磷酸銅轉變?yōu)镃u和Li₃PO₄，則反應物為Li和Cu₄O（PO₄）₂，生成物為Cu、Li₂O和Li₃PO₄，
則反應的方程式為Cu₄O（PO₄）₂+8Li=4Cu+Li₂O+2Li₃PO₄，
故答案為：Cu₄O（PO₄）₂+8Li=4Cu+Li₂O+2Li₃PO₄；
（3）n（CuO）×80g/mol+n（Cu₄O（PO₄）₂）×462g/mol=1.928g，
n（CuO）+4×n（Cu₄O（PO₄）₂）=，
解得：n（CuO）=0.001mol，
n（Cu₄O（PO₄）₂）=0.004mol，
ω（Cu₄O（PO₄）₂）==0.9585．
答：樣品中磷酸氧銅的質量分數為0.9585．
分析：（1）可通過檢驗SO₄^2-的方法檢驗沉淀是否洗滌干凈；乙醇易揮發(fā)，用乙醇洗滌，可加速固體的干燥；
（2）根據正負極的反應物和產物結合質量守恒確定反應的總方程式；
（3）根據質量和物質的量，列方程式組可解答該題．
點評：本題考查較為綜合，涉及物質的檢驗、電化學知識以及混合物的計算，題目難度中等，解答本題時注意從質量守恒的角度列式計算，（3）為易錯點．