锂电池的正极活性物质硫化铜的制备方法介绍
不用硫单质和铜直接混合加热来制备硫化铜,因为硫的氧化性较弱,反应会生成硫化铜与硫化亚铜的混合物:
2Cu+S==△==Cu2S,Cu+S==△==CuS
可以使铜粉与溶解在二硫化碳中的硫在100℃反应制取纯硫化铜:
Cu+S==100℃,CS2==CuS
实验室制备硫化铜通常在铜盐(主要是氯化铜和硫酸铜)溶液中通入H2S气体或加入可溶的硫化物(如硫化钠)通过复分解反应制得:
CuCl2+H2S====CuS↓+2HCl(弱酸制强酸)
该反应可以发生的原因是硫化铜过于难溶,导致平衡向右移动。
CuSO4+Na2S====CuS↓+Na2SO4
铜离子不与硫离子生成硫单质和铜单质的原因是反应沉淀速率远超过氧化速率,且铜离子拉高了硫的电极电势(S—0.593→CuS,Cu2+—0.342→Cu),使铜离子不能氧化硫化铜。(注意:仅沉淀速率大于氧化速率不能保证硫化铜沉淀稳定存在,例如,铁离子与硫离子反应时沉淀速率同样大于氧化速率:2Fe3++3S2-→Fe2S3↓但由于硫化铁会被铁离子氧化(S—0.379→Fe2S3,Fe3+—0.77→Fe2+),故生成的黑色硫化铁沉淀最终仍然会转化为硫单质:Fe2S3+4Fe3+→6Fe2++3S)
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