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�；卮鹣铝袉栴}：

（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(fā)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(fā)生LiFePO4與LiFePO4之間的轉化，電池放電時負極發(fā)生的反應為LiXC6－Xe—XLi++6C，寫出電池放電時的電極反應的化學方程式            。

 

Answer 1

（1）6Li+N22Li3N

（2）LiNH2   11.4

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

    防止二價鐵被氧化

（4）Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+

（5）Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4

【解析】（1）鋰與氮氣在點燃條件下與氮氣發(fā)生反應生成Li3N，該反應的化學方程式為：6Li+N22Li3N。

（2）反應Li3N+2H2LiNH2+2LiH中，鋰元素、N元素化合價不變，氫氣化合價由0變成+1價的LiNH2，化合價升高被氧化，所以氧化產物為LiNH2；該反應中，反應掉2mol氫氣，同時消耗1mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達Li3N質量的：4/35×100%≈11.4%。

（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，根據(jù)質量守恒、化合價升降相等可以判斷，反應產物還會有一氧化碳、二氧化碳和水生成，該反應的化學方程式為：Li2CO3+FeC2O4?2H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+CO2↑+2H2O；亞鐵離子容易被氧化，所以該反應需要在惰性氣體氛圍中進行。

（4）電解池中陽極發(fā)生氧化反應，鐵為陽極，所以陽極鐵失去電子，與H2PO4-、Li+反應生成LiFePO4沉淀，發(fā)生的電極反應Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+

（5）磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉化，其中LiFePO4→Li1-xFePO4的轉化化合價降低，發(fā)生還原反應，而電池放電時負極發(fā)生的反應為LixC6-xe-═xLi++6C，該反應為氧化反應，所以反應轉化應該為：LiFePO4→Li1-xFePO4，所以電池放電時反應的化學方程式為：

Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。