Question

Li—CuO二次电池的比能量高、工作温度宽，性能优异，广泛应用于军事和空间领域。

（1）Li—CuO电池中，金属锂做_______极 。

（2）比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小：____________。

（3）通过如下过程制备CuO。

①过程Ⅰ，H₂O₂的作用是__________________。

②过程Ⅱ产生Cu₂(OH)₂CO₃的离子方程式是_____________________。

③过程Ⅱ，将CuSO₄溶液加到Na₂CO₃溶液中，研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系（用测定铜元素的百分含量来表征产品的纯度），结果如下：

已知：Cu₂(OH)₂CO₃中铜元素的百分含量为57.7%。

二者比值为1:0.8时，产品中可能含有的杂质是_____________，产生该杂质的原因是_________________________________。

 ④ 过程Ⅲ反应的化学方程式是_________________________。

（4）Li—CuO二次电池以含Li⁺的有机溶液为电解质溶液，其工作原理示意如下。放电时，正极的电极反应式是______________________。

Answer

负 Li＞Al＞Na 氧化剂 2Cu2+ + 2CO32- + H2O == Cu2(OH)2CO3↓+ CO2↑ Cu(OH)2或4 Cu(OH)2·CuCO3 等 当Na2CO3用量减少时，c(CO32-)变小，CO32-水解程度变大，c(OH-)/ c(CO32-)增加，c(OH-)对产物的影响增大 Cu2(OH)2CO3 2CuO + CO2 + H2O CuO + 2e－ + 2Li+ == Cu + Li2O

【解析】(1)Li-CuO电池中，Li失去电子，金属锂做负极，故答案为：负；

(2)比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，设质量均为m，则＞×3＞，则Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小为Li＞Al＞Na，故答案为：Li＞Al＞Na；

(3)①Cu元素的化合价升高，O元素的化合价降低，则H2O2的作用是氧化剂，故答案为：氧化剂；

②过程Ⅱ产生Cu2(OH)2CO3的离子方程式是2Cu2++2CO32-+H2O═Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑，故答案为：2Cu2++2CO32-+H2O═Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑；

③Cu2(OH)2CO3中铜元素的百分含量为57.7%，当=时，Cu元素的百分含量大于57.1%，可能含CuCO3的量减少，则产品中可能含有的杂质是Cu(OH)2，因当Na2CO3用量减少时，c(CO32-)变小，CO32-水解程度变大，c(OH-)/c(CO32-)增加，c(OH-)对产物的影响增大，故答案为：Cu(OH)2；当Na2CO3用量减少时，c(CO32-)变小，CO32-水解程度变大，c(OH-)/c(CO32-)增加，c(OH-)对产物的影响增大；

④过程Ⅲ反应的化学方程式是Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O，故答案为：Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O；

(4)由Li+的移动方向可知，CuO为正极，发生还原反应，则正极反应为CuO+2e-+2Li+═Cu+Li2O，故答案为：CuO+2e-+2Li+═Cu+Li2O。