Question

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

（1）將鋰在純氮?dú)庵腥紵�可制�?/span>Li3N，其反應(yīng)的化學(xué)方程為?????????????????????? 。

（2）氮化鋰在氫氣中加熱時(shí)可得到氨基鋰（LiNH2），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化產(chǎn)物為?????????? （填化學(xué)式）。在270℃時(shí)，該反應(yīng)可逆向發(fā)生放出H2，因而氮化鋰可作為儲(chǔ)氫材料，儲(chǔ)存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)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(jié)6小時(shí)制得Li2FeSiO4，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式?????????????????????????????????????????? ，制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)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(yīng)式為???????????????????????????????? 。

（5）磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與LiFePO4之間的轉(zhuǎn)化，電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為LiC6－e—Li++6C，寫出電池放電時(shí)反應(yīng)的化學(xué)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(jià)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(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，破壞分子中氮原子之間共價(jià)鍵需要很大的能量，所以，在通常情況下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，很難跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但在高溫或放電條件下，當(dāng)?shù)�分子獲得了足夠的能量時(shí)，它還是能跟氫氣、氧氣、金屬等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在高溫時(shí)，氮?dú)饽芨�鉀、鈉、鎂、鈣、鍶、鋇等金屬化合。所以6Li＋N22Li3N。

（2）根據(jù)反應(yīng)Li3N+2H2LiNH2+2LiH可判斷：Li2NH中N的化合價(jià)為-3價(jià)，H為+1價(jià)，LiNH2中N的化合價(jià)為-3價(jià)，H為+1價(jià)，LiH中H的化合價(jià)為-1價(jià)，反應(yīng)中H2既是氧化劑又是還原劑，氧化產(chǎn)物為LiNH2，還原產(chǎn)物為LiH；1mol Li3N可與2mol H2反應(yīng)，因此儲(chǔ)存氫氣的質(zhì)量比為(7×3+14)：4；相當(dāng)于Li3N質(zhì)量的4/35=11.4%。

（3）草酸亞鐵晶體FeC2O4·2H2O可以聯(lián)想草酸的性質(zhì)，H2C2O4═H2O+CO↑+CO2↑，可推測(cè)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(jù)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(jìn)行，肯定是排除氧氣，防止氧化，這個(gè)里面只有二價(jià)鐵有還原星，所以其原因是防止二價(jià)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(jù)電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀．二價(jià)鐵再結(jié)合H＋與H2PO4－生成磷酸亞鐵鋰，所以電極反應(yīng)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(fā)生LiFePO4與LiFePO4之間的轉(zhuǎn)化，正極LiFePO4＋Li+＋e－LiFePO4，電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為LiC6－e—Li++6C，正極加上負(fù)極就得到電池放電時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式Li1-xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C。

考點(diǎn)：考查電化學(xué)等綜合知識(shí)。