Question

鋰的化合物用途廣泛。Li3N是非常有前途的儲氫材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作為電池的正級材料。回答下列問題：

（1）將鋰在純氮氣中燃燒可制得Li3N，其反應的化學方程為?????????????????????? 。

（2）氮化鋰在氫氣中加熱時可得到氨基鋰（LiNH2），其反應的化學方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產物為?????????? （填化學式）。在270℃時，該反應可逆向發生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達Li3N質量的?????? %（精確到0.1）。

（3）將Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均勻混合，在800℃的氬氣中燒結6小時制得Li2FeSiO4，寫出反應的化學方程式?????????????????????????????????????????? ，制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是??????????????????? 。

（4）將一定濃度磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，陽極的電極反應式為???????????????????????????????? 。

（5）磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發生LiFePO4與LiFePO4之間的轉化，電池放電時負極發生的反應為LiC6－e—Li++6C，寫出電池放電時反應的化學方程式?????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）6Li＋N22Li3N? (2分)

（2）LiNH2 (2分)? 11.4 (2分)

（3）Li2CO3＋FeC2O4·2H2O＋SiO2Li2FeSiO4＋CO↑＋2CO2↑＋2H2O(2分)

防止二價鐵被氧化(2分)

（4）Fe＋H2PO4－＋Li＋－2e－LiFePO4＋2H＋(或Fe－2e－Fe2＋)(2分)

（5）Li1-xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C(2分)

【解析】

試題分析： （1）氮分子的結構很穩定，破壞分子中氮原子之間共價鍵需要很大的能量，所以，在通常情況下，氮氣的化學性質很不活潑，很難跟其他物質發生化學反應。但在高溫或放電條件下，當氮分子獲得了足夠的能量時，它還是能跟氫氣、氧氣、金屬等物質發生化學反應。在高溫時，氮氣能跟鉀、鈉、鎂、鈣、鍶、鋇等金屬化合。所以6Li＋N22Li3N。

（2）根據反應Li3N+2H2LiNH2+2LiH可判斷：Li2NH中N的化合價為-3價，H為+1價，LiNH2中N的化合價為-3價，H為+1價，LiH中H的化合價為-1價，反應中H2既是氧化劑又是還原劑，氧化產物為LiNH2，還原產物為LiH；1mol Li3N可與2mol H2反應，因此儲存氫氣的質量比為(7×3+14)：4；相當于Li3N質量的4/35=11.4%。

（3）草酸亞鐵晶體FeC2O4·2H2O可以聯想草酸的性質，H2C2O4═H2O+CO↑+CO2↑，可推測FeC2O4在密閉容器中高溫分解生成氧化亞鐵、一氧化碳和二氧化碳，根據原子守恒配平即可。得到Li2CO3＋FeC2O4·2H2O＋SiO2Li2FeSiO4＋CO↑＋2CO2↑＋2H2O。制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，肯定是排除氧氣，防止氧化，這個里面只有二價鐵有還原星，所以其原因是防止二價鐵被氧化。

（4）將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，鐵做陽極，先失去電子，Fe－2e－Fe2＋，再根據電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀．二價鐵再結合H＋與H2PO4－生成磷酸亞鐵鋰，所以電極反應式為Fe+H2PO4－+Li＋-2e－=LiFePO4+2H＋(或Fe－2e－Fe2＋)。

（5）磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發生LiFePO4與LiFePO4之間的轉化，正極LiFePO4＋Li+＋e－LiFePO4，電池放電時負極發生的反應為LiC6－e—Li++6C，正極加上負極就得到電池放電時反應的化學方程式Li1-xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C。

考點：考查電化學等綜合知識。