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�；卮鹣铝袉栴}：
（1）將鋰在純氮?dú)庵腥紵�可制得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(yáng)極，石墨為陰極，電解析出LiFePO₄沉淀，陽(yáng)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L(zhǎng)iC₆－e^—Li⁺+6C，寫出電池放電時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式                      。

Answer 1

（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^－Fe^2＋)(2分)
（5）Li_1-xFePO₄＋Li_xC₆LiFePO₄＋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L(zhǎng)iNH₂，還原產(chǎn)物為L(zhǎng)iH；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(yáng)極，石墨為陰極，鐵做陽(yáng)極，先失去電子，F(xiàn)e－2e^－Fe^2＋，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^－Fe^2＋)。
（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L(zhǎng)iC₆－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Li_1-xFePO₄＋Li_xC₆LiFePO₄＋6C。
考點(diǎn)：考查電化學(xué)等綜合知識(shí)。