Question

氮、磷及其化合物在科研及生產中均有著重要的應用．

（1）某課外學習小組欲制備少量NO氣體，寫出鐵粉與足量稀硝酸反應制備NO的離子方程式：

 

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（2）LiFePO₄是一種新型動力鋰電池的電極材料．
①如圖1為某LiFePO₄電池充、放電時正極局部放大示意圖，寫出該電池放電時正極反應方程式：

 

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②將LiOH、FePO₄?2H₂O（米白色固體）與還原劑葡萄糖按一定計量數混合，在N₂中高溫焙燒可制得鋰電池正極材料LiFePO₄．焙燒過程中N₂的作用是

 

；實驗室中以Fe³⁺為原料制得的FePO₄?2H₂O有時顯紅褐色，FePO₄?2H₂O中混有的雜質可能為

 

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（3）磷及部分重要化合物的相互轉化如圖2所示．
①步驟Ⅰ為白磷的工業(yè)生產方法之一，反應在1300℃的高溫爐中進行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是

 

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②不慎將白磷沾到皮膚上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液沖洗，根據步驟Ⅱ可判斷，1mol   CuSO₄所能氧化的白磷的物質的量為

 

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③步驟Ⅲ中，反應物的比例不同可獲得不同的產物，除Ca₃（PO₄）₂外可能的產物還有

 

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Answer 1

考點：氮的氧化物的性質及其對環(huán)境的影響,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）鐵和過量稀硝酸反應生成硝酸鐵、一氧化氮和水；
（2）①在原電池放電時，負極上失電子發(fā)生氧化反應，正極上得電子發(fā)生還原反應，根據得失電子確定正負極，根據反應物、生成物書寫電極反應式．
②制備鋰電池正極材料LiFePO₄．需要防止亞鐵被氧化分析判斷；紅褐色可能是晶體在下層了氫氧化鐵膠體；
（3）①依據發(fā)生反應2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，判斷CO的作用；
②依據氧化還原反應中銅元素、磷元素化合價變化計算；
③磷酸為三元酸與氫氧化鈣反應，依據磷酸與氫氧化鈣量不同，得到的產物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H2PO₄）₂；

解答： 解：（1）鐵和過量稀硝酸反應生成硝酸鐵、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
故答案為：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）①放電時，該裝置是原電池，Fe元素化合價由+3價變?yōu)?2價，得電子發(fā)生還原反應，所以該電極是正極，電極反應式為FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄，
故答案為：Li⁺+FePO₄+e^-=LiFePO₄
②制備鋰電池正極材料LiFePO₄．需要防止亞鐵被氧化分析，焙燒過程中N₂的作用是防止生成的Fe²⁺在空氣中重新被氧化；紅褐色可能是晶體在下層了氫氧化鐵膠體；
故答案為：防止生成的Fe²⁺在空氣中重新被氧化，Fe（OH）₃（或氫氧化鐵）；
解答：（3）①步驟Ⅰ為白磷的工業(yè)生產方法之一，發(fā)生反應2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，反應中C中的碳化合價升高，做還原劑；
故答案為：做還原劑；
②Cu元素的化合價由+2價降低到+1價，CuSO₄是氧化劑，P₄部分磷元素由0價降低到-3價，部分磷元素由0價升高到+5價，磷元素的化合價既升高又降低，所以P₄既是氧化劑又是還原劑，若有11molP₄參加反應，其中5mol的P₄做氧化劑，60mol硫酸銅做氧化劑，只有6mol的P₄做還原劑，則由電子守恒可知，有1 mol的CuSO₄參加反應，則被硫酸銅氧化的白磷分子的物質的量為n則：n×4（5-0）=1mol×（2-1），解得n=

1

20

mol；=0.05mol
故答案為：0.05mol
③磷酸為三元酸與氫氧化鈣反應，依據磷酸與氫氧化鈣量不同，得到的產物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂；
故答案為：CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂；

點評：本題依據N、P及其化合物的轉化為情境考查了氧化還原反應的概念及有關計算，原電池原理分析應用，抓住氧化還原反應得失電子守恒是解題關鍵，題目難度較大．