专题21主族金属锂及其化合物原卷版.docx

1、专题21主族金属锂及其化合物原卷版系列二 主族金属专题11 锂及其化合物（1）在IA族碱金属中，锂原子半径最小，极化能力强，表现出与Na和K等的不同性质，它与A族里的Mg相似，内在原因是处于对角线的Li和Mg，离子的电荷与半径的比值相近，即离子的电场强度相近。（2）锂与氧气反应生成氧化物Li2O，而不形成过氧化物和超氧化物；与氮气形成氮化物Li3N，而其他碱金属不能与N2直接化合；与碳反应生成乙炔锂(Li2C2)；与水反应生成氢气，但反应速率比Na或K缓慢得多，主要是因为生成的氢氧化锂溶解度小，覆盖在金属表面阻碍反应。（3）Li2CO3、Li3PO4和LiF等锂盐溶解度远远小于对应的钠盐和钾盐

2、。（4）LiOH，Li2CO3都不稳定，加热分解：2LiOHLi2O+H2O，Li2CO3Li2O+CO2，其他碱金属元素对应的碱和碳酸盐加热不易分解。（5）LiNO3加热分解生成氧化物：4LiNO3Li2O+4NO2+O2；其他碱金属硝酸盐分解成亚硝酸盐和NO2（6）LiClnH2O受热分解时发生水解，生成LiOH（7）LiCoO2一般作为锂离子电池的正极材料，发生如下反应：放电Li1-xCoO2+LixCLiCoO2+C（8）LiAiH4遇水发生爆炸性反应生成氢气，是有机合成中重要的还原剂，可以还原醛、酮、酸中的不饱和碳氧双键(C=O)，也可以将硝基还原成氨基。（9）工业制取Li常用电解熔

3、融氯化物的方法来大量生产。【习题1】特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂电池，其工作原理如下图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2。下列说法不正确的是A放电时电子从A极通过导线流向B极 B放电时A是负极C放电时Li+从右向左定向迁移 D钴酸锂电池为二次电池【习题2】电动车电池是一种锂离子电池根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可分为液态锂离子电池（简称为LIB）和聚合物锂离子电池（简称为LIP）两大类聚合物锂离子电池总反应：LioO2+6CLi1-xCoO

4、2+LixC6，以下说法不正确的是A充电时，电池的负极与电源的负极相连B充电时，阴极发生还原反应：6C+xLi+xe- LixC6C放电时，正极发生还原反应Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2D放电时，Li+向负极移动【习题3】磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的循环寿命，放电时的反应为：LixC6+Li1-xFePO4=6C+LiFePO4。某磷酸铁锂电池的切面如图所示，下列说法错误的是A放电时有NA个电子转移，就有1 mol Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极B隔膜在反应过程中不允许Li+通过C充电时电池正极上发生的反应为：LiFePO4-xe-= Li1

5、-xFePO4+xLiD充电时电子从电源负极流出经铜箔流入阴极材料【习题4】我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是（）A放电时，a极锂的化合价发生变化B电流的方向为a到bCa为电池的正极D放电时，溶液中Li+从b向a迁移【习题5】一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是（ ）A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C放电时，电解质溶液中Li+向锂电极迁移D放电时，电池总反应为2Li+(1-)O2=Li2O2-x【习题6】2019年诺贝尔化学奖授予三位

6、开发锂离子电池的科学家。某高能锂离子电池的反应方程式为(x1)。以该锂离子电池为电源、苯乙酮为原料制备苯甲酸的装置如图所示(苯甲酸盐溶液酸化后可以析出苯甲酸)。下列说法正确的是A电池放电时，Li+向b极移动B电池充电时，a极反应式为LiCoO2xe=LilxCoO2+xLi+CM为阳离子交换膜D生成苯甲酸盐的反应为+3IO+ CHI3+2OH-【习题7】利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中Li+向_电极迁移(填“A”或“B

7、”)。【习题8】锂电池应用很广，某种锂离子电池，其正极材料可再生利用。其正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题：（1）写出“正极碱浸”中发生反应的化学方程式_；（2）“酸浸”一般在80下进行，写出该步骤中发生的主要氧化还原反应的化学方程式_；如果可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，可能发生反应的离子方程式_；（3）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_；（4）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化

8、，写出充电时正极的电极反应_；（5）在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)；（6）最近美国和韩国的科学家合作研究出新型锂空气电池，他们的锂空气电池在放电过程中产生稳定的晶状超氧化锂(LiO2)，超氧化锂可以很容易地分解成锂和氧，从而具有更高的效率和更长的循环寿命。请写出该电池正极的电极反应 _。【习题9】碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，在水中的溶解度比较小。以锂辉石（主要成分为Li2O，含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制备Li2CO3的流程如下：（1）写出“酸溶”时Li2O发生反应的离子方程式：_。（2）“除杂”时所用NaOH溶液不能过量，原因是_。（3） “

9、除杂”时检验铁元素已完全除去的方法是_。（4）写出“沉淀”时反应的化学方程式：_。（5）检验最终所得碳酸锂样品中是否含有Na2CO3的方法是：_。【习题10】因在航空、核能、电池等高技术领域的重要作用锂被称为“21世纪的能源金属”。完成下列填空：（1）锂位于元素周期表的_。锂的很多化学性质与镁相似，请依据元素周期律进行解释：_。（2）氢化锂（LiH）是离子化合物，写出其阴离子的电子式_，LiH中阴离子半径大于阳离子半径，其原因是_。（3）工业上用Li2CO3制取锂的化合物及金属锂。碳原子核外电子有_种不同能量的电子，其中有两个电子的能量最高且能量相等，这两个电子所处的轨道是_。（4）用Li2C

10、O3、氨水和液溴制备LiBrH2O的流程如下：合成时，除生成LiBr外，还产生了两种参与大气循环的气体，补全产物并配平该反应的化学方程式：Li2CO3+Br2+ NH3H2OLiBr+（ ） _。溴化锂的溶解度随温度变化曲线如图所示，请补全从溶液中得到LiBrH2O晶体的实验步骤：_、过滤、用乙醇洗涤，干燥。【习题11】锂是最轻的活泼金属，其单质及其化合物有广泛的用途。回答下列问题：（1）用碳酸锂和_反应可制备氯化锂，工业上可由电解LiCl-KCl的熔融混合物生产金属锂，阴极上的电极反应式为_。（2）不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾，其原因是_。（3）硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分，可

11、作为高温润滑油和油脂的稠化剂。鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是_。（4）LiPF6易溶于有机溶剂，常用作锂离子电池的电解质。LiPF6受热易分解，其热分解产物为PF5和_。【习题12】锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以-锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如图所示：已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表：氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2开始沉淀pH2.73.79.6完全沉淀pH3.74.711Li2CO

12、3在不同温度下的溶解度如下表：温度/010205075100Li2CO3的溶解度/g1.5391.4061.3291.1810.8660.728请回答下列问题：（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：_。（2）反应加入碳酸钙的作用是_。（3）流程中两次使用碳酸钠溶液，请说明前后两次使用中浓度不同的原因：_。（4）洗涤所得Li2CO3沉淀要使用_(填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是_。（5）将盐酸与Li2CO3完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：_。（6）下列关于金属锂及碱金属的说法正确的是_（填序号）。A锂是碱金属，其

13、熔点高于钠 B根据对角线原则，氢氧化锂是强碱C金属锂的氧化物形式十分复杂 D碱金属中密度最小的是锂，其次是钠13氮化锂是一种优良的贮氢材料，它是一种紫色或红色的晶状固体，在空气中长期暴露，最终会变成碳酸锂。氮化锂易水解生成氢氧化锂和氨气，在空气中加热能剧烈燃烧，特别是细粉末状的氮化锂；锂与氨反应生成LiNH2和H2。实验室用干燥、纯净的N2与金属锂（密度为0.534gcm-3）反应制取氮化锂。某课题组拟选择下列装置完成实验（装置可重复使用）：回答下列问题：（1）若实验室用生石灰与浓氨水混合制备少量氨气，气流从左至右，选择上述装置制备少量氮化锂。装置连接顺序为_。（2）E装置的作用是_；写出D中

14、化学方程式为_。（3）实验步骤如下：装药品引发反应产生氨气检查装置气密性点燃C处酒精灯点燃D处酒精灯。正确的先后顺序为_。（填序号）（4）实验室保存锂的方法是_；写出C中的化学方程式_。氮化锂的电子式为_（5）设计简单实验证明C中产物为氮化锂：_。【习题14】LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质。某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如下：已知： HCl的沸点是-85.0，HF的沸点是 19.5。（1）第步反应中无水 HF 的作用是_、_。反应设备不能用玻璃材质的原因是_（用化学方程式表示）。（2）该流程需在无水条件下进行，第步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，

15、写出PF5水解的化学方程式：_。（3）第步分离采用的方法是_；第步分离尾气中 HF、 HCl 采用的方法是_。【习题15】氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知：氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。活泼金属硫化物与酸反应产生H2S气体。、制备氢化锂：选择下图中的装置制备氢化锂(有些装置可重复使用)：（1）装置的连接顺序(从左至右)为A_。（2）检查好装置的气密性，打开装置A中分液漏斗的活塞后，点燃酒精灯前需进行的实验操作是_。、制备氢化铝锂1947年，Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氢化铝锂，其方法是

16、使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中混合，搅拌，充分反应后，经一系列操作得到LiAlH4晶体。（3）写出氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式_。.测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度（4）按下图连接好装置后，检查装置气密性的操作是：_。装好药品(Y形管中的蒸馏水足量，为了避免氢化铝锂遇水发生爆炸，蒸馏水中需掺入四氢呋喃作稀释剂)，启动反应的操作是_。（5）在标准状况下，反应前量气管(由碱式滴定管改装而成)读数为V1 mL，反应完毕并冷却之后，量气管读数为V2 mL。该样品的纯度为_(用含a、V1、V2的代数式表示)。如果起始读数时俯视刻度线，测得的结果将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。