Ⅰ、鋰電池有廣闊的應(yīng)用前景。用“循環(huán)電沉積”法處理某種鋰電池,可使其中的Li電極表面生成只允許Li+通過的Li2CO3和C保護(hù)層,工作原理如圖1,具體操作如下。
ⅰ.將表面潔凈的Li電極和MoS2電極浸在溶有CO2的有機(jī)電解質(zhì)溶液中。
ⅱ.0~5min,a端連接電源正極,b端連接電源負(fù)極,電解,MoS2電極上生成Li2CO3和C。
ⅲ.5~10min,a端連接電源負(fù)極,b端連接電源正極,電解,MoS2電極上消耗Li2CO3和C,Li電極上生成Li2CO3和C。
步驟ⅱ和步驟ⅲ為1個(gè)電沉積循環(huán)。
ⅳ.重復(fù)步驟ⅱ和步驟ⅲ的操作,繼續(xù)完成9個(gè)電沉積循環(huán)。
(1)步驟ⅱ內(nèi)電路中的Li+的遷移方向?yàn)?aa。
a.由Li電極向MoS2電極遷移
b.由MoS2電極向Li電極遷移
(2)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
2Li(s)+2CO2(g)=Li2CO3(s)+CO(g) ΔH1=-539kJ?mol-1
CO2(g)+C(s)=2CO(g) ΔH2=+172kJ?mol-1
步驟ⅱ電解總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 4Li(s)+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s)△H=-1250kJ/mol4Li(s)+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s)△H=-1250kJ/mol。
(3)步驟ⅲ中,Li電極的電極反應(yīng)式為 4Li++4e-+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s)4Li++4e-+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s)。
(4)Li2CO3和C只有在MoS2的催化作用下才能發(fā)生步驟ⅲ的電極反應(yīng),反應(yīng)歷程中的能量變化如圖2。下列說法正確的是 acac(填字母)。
a.反應(yīng)歷程中存在碳氧鍵的斷裂和形成
b.反應(yīng)歷程中涉及電子轉(zhuǎn)移的變化均釋放能量
c.MoS2催化劑通過降低電極反應(yīng)的活化能使反應(yīng)速率增大
Ⅱ、圖3為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的示意圖。
(5)①腐蝕過程中,負(fù)極是 cc(填“a”“b”或“c”);
②環(huán)境中的Cl-擴(kuò)散到孔口,并與正極產(chǎn)物和負(fù)極產(chǎn)物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl,其離子方程式為 2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓;
③若生成4.29gCu2(OH)3Cl,則理論上消耗氧氣的體積為 0.4480.448L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
【考點(diǎn)】原電池與電解池的綜合;熱化學(xué)方程式.
【答案】a;4Li(s)+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s)△H=-1250kJ/mol;4Li++4e-+3CO2(g)=2Li2CO3(s)+C(s);ac;c;2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓;0.448
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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