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Li_XC₆－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）Li_1-xFePO₄+Li_xC₆=6C+LiFePO₄

（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Li_1-xFePO₄之间的转化，其中LiFePO₄→Li_1-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Li_xC₆-xe^-═xLi⁺+6C，该反应为氧化反应，所以反应转化应该为：LiFePO₄→Li_1-xFePO₄，所以电池放电时反应的化学方程式为：
Li_1-xFePO₄+Li_xC₆=6C+LiFePO₄。