Question

锂的化合物用途广泛。Li3N是非常有前途的储氢材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正级材料。回答下列问题：

（1）将锂在纯氮气中燃烧可制得Li3N，其反应的化学方程为             。

（2）氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂（LiNH2），其反应的化学方程式为：

Li3N+2H2LiNH2+2LiH，氧化产物为           （填化学式）。在270℃时，该反应可逆向发生放出H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li3N质量的       %（精确到0.1）。

（3）将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式        ，制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是              。

（4）将一定浓度磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，阳极的电极反应式为                   。

（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与LiFePO4之间的转化，电池放电时负极发生的反应为LiXC6－Xe—XLi++6C，写出电池放电时的电极反应的化学方程式            。

 

Answer 1

（1）6Li+N22Li3N

（2）LiNH2   11.4

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

    防止二价铁被氧化

（4）Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+

（5）Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4

【解析】（1）锂与氮气在点燃条件下与氮气发生反应生成Li3N，该反应的化学方程式为：6Li+N22Li3N。

（2）反应Li3N+2H2LiNH2+2LiH中，锂元素、N元素化合价不变，氢气化合价由0变成+1价的LiNH2，化合价升高被氧化，所以氧化产物为LiNH2；该反应中，反应掉2mol氢气，同时消耗1mol氮化锂，所以储存氢气最多可达Li3N质量的：4/35×100%≈11.4%。

（3）将Li2CO3、FeC2O4?2H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4，根据质量守恒、化合价升降相等可以判断，反应产物还会有一氧化碳、二氧化碳和水生成，该反应的化学方程式为：Li2CO3+FeC2O4?2H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+CO2↑+2H2O；亚铁离子容易被氧化，所以该反应需要在惰性气体氛围中进行。

（4）电解池中阳极发生氧化反应，铁为阳极，所以阳极铁失去电子，与H2PO4-、Li+反应生成LiFePO4沉淀，发生的电极反应Fe+H2PO4-+Li+-2e-=LiFePO4+2H+

（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li1-xFePO4之间的转化，其中LiFePO4→Li1-xFePO4的转化化合价降低，发生还原反应，而电池放电时负极发生的反应为LixC6-xe-═xLi++6C，该反应为氧化反应，所以反应转化应该为：LiFePO4→Li1-xFePO4，所以电池放电时反应的化学方程式为：

Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。