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LiC₆－e^—Li⁺+6C，写出电池放电时反应的化学方程式                       。

Answer

（1）6Li＋N22Li3N (2分)

（2）LiNH2 (2分) 11.4 (2分)

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

防止二价铁被氧化(2分)

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

（5）Li1-xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C(2分)

【解析】

试题分析： （1）氮分子的结构很稳定，破坏分子中氮原子之间共价键需要很大的能量，所以，在通常情况下，氮气的化学性质很不活泼，很难跟其他物质发生化学反应。但在高温或放电条件下，当氮分子获得了足够的能量时，它还是能跟氢气、氧气、金属等物质发生化学反应。在高温时，氮气能跟钾、钠、镁、钙、锶、钡等金属化合。所以6Li＋N22Li3N。

（2）根据反应Li3N+2H2LiNH2+2LiH可判断：Li2NH中N的化合价为-3价，H为+1价，LiNH2中N的化合价为-3价，H为+1价，LiH中H的化合价为-1价，反应中H2既是氧化剂又是还原剂，氧化产物为LiNH2，还原产物为LiH；1mol Li3N可与2mol H2反应，因此储存氢气的质量比为(7×3+14)：4；相当于Li3N质量的4/35=11.4%。

（3）草酸亚铁晶体FeC2O4·2H2O可以联想草酸的性质，H2C2O4═H2O+CO↑+CO2↑，可推测FeC2O4在密闭容器中高温分解生成氧化亚铁、一氧化碳和二氧化碳，根据原子守恒配平即可。得到Li2CO3＋FeC2O4·2H2O＋SiO2Li2FeSiO4＋CO↑＋2CO2↑＋2H2O。制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，肯定是排除氧气，防止氧化，这个里面只有二价铁有还原星，所以其原因是防止二价铁被氧化。

（4）将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，铁做阳极，先失去电子，Fe－2e－Fe2＋，再根据电解析出磷酸亚铁锂沉淀．二价铁再结合H＋与H2PO4－生成磷酸亚铁锂，所以电极反应式为Fe+H2PO4－+Li＋-2e－=LiFePO4+2H＋(或Fe－2e－Fe2＋)。

（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与LiFePO4之间的转化，正极LiFePO4＋Li+＋e－LiFePO4，电池放电时负极发生的反应为LiC6－e—Li++6C，正极加上负极就得到电池放电时反应的化学方程式Li1-xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C。

考点：考查电化学等综合知识。