Литий
(для решения требуется авторизация)
Инженеры МФТИ работаютнад своей линейкой разработок от материалов до конечных изделий в области мобильных систем накопления энергии для электробусов и перспективной энергетики. Недалеко от кампуса на базе разработок Физтеха создается опытный завод металл-ионных накопителей МЕТАЛИОН. Здесь создали новую батарею для многоразового космического корабля «Орел» – её можно использовать четыре раза, а емкость на 27% выше аналогов. Здесь производят литий-ионные батареи – на сегодняшний день одни из самых популярных электрохимических аккумуляторов благодаря своей экономичности, простоте зарядки и высокой плотности хранимой энергии.
В промышленности литий получают переработкой минерала сподумена LiAl(SiO3)2. Измельченную руду прокаливают с оксидом кальция при 1200 oС, в результате чего получают смесь, содержащую силикат кальция, избыток оксида кальция и вещество A. Эту смесь обрабатывают водой, в результате чего протекает реакция 1 с получением гидроксида лития, который после выделения переводят в хлорид лития (реакция 2) и подвергают электролизу (реакция 3).
-
Определите вещество А, если известно, что массовая доля кислорода в нем составляет 48 %.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассмотрим поближе устройство аккумулятора типа LFP, который чаще всего применяется в электромобилях ввиду безопасности, низкой токсичности и большого срока службы.
Аккумулятор состоит из следующих компонентов: корпус, алюминиевый катод, на который нанесен тонкий слой вещества Б (LiMePO4), медный анод с нанесенным тонким слоем графита, сепаратор, отделяющий катод от анода, и электролит, представляющий собой раствор вещества В в органическом растворителе.
Вещество Б можно получить реакцией моногидрата гидроксида лития с гептагидратом сульфата MeSO4 в фосфорной кислоте с добавкой аскорбиновой кислоты в качестве катализатора (реакция 4).
Использование вещества Б в аккумуляторе обуславливается тем, что в процессе зарядки оно диспропорционирует по схеме:
LiMeIIPO4 → MeIIIPO4 + Li+ + e-
В процессе разрядки вещество Б принимает электрон, и указанная реакция проходит вспять.
Вещество В производится путем реакции пентахлорида фосфора с фтороводородом и фторидом лития (реакция 5), при этом фосфор сохраняет свою степень окисления. Кроме высокой растворимости в полярных растворителях, анион вещества В пассивирует алюминиевый катод, что увеличивает срок службы аккумулятора.
Недостаток же данного вещества заключается в том, что даже следовые количества воды приводят к его гидролизу с сильным нагреванием и выделением ядовитого фтороводорода (реакция 6).
-
Определите металл Ме, вещества Б и В, если дополнительно известно, что массовая доля воды в гептагидрате MeSO4 составляет 45,32 %.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
- Напишите уравнения описанных реакций 1–6.
- Ответьте на вопрос:
- Как вы думаете, почему слишком низкие или слишком высокие температуры уменьшают срок службы аккумулятора?
С помощью кнопки “Добавить файл” прикрепите в поле ниже скан/фотографию решения, содержащего ответы на вопросы с ручной проверкой, а также обоснование и ход рассуждений для всех вопросов.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
