题目内容
5.工业上以锂辉石(Li2O•A12O3•4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂.其部分工艺流程如下:已知:①Li2O•Al2O3•4SiO2+H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;250℃~300℃\;}}{\;}$Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓
②某些物质的溶解度(S)如下表所示.ⅠⅡⅢ
T/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
S(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
S(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
滤渣1$→_{Ⅰ}^{()}$□$→_{Ⅱ}^{()}$□$→_{Ⅲ}^{灼烧}$Al2O3
(2)已知滤液1中的主要离子为Li+、Mg2+、Ca2+、SO42-,滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述,并写离子方程式)增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+.
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失.
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下.
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解.
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3.
①a中,阳极的电极反应式是2C1--2e-=Cl2↑.
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.
分析 锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,
解答 解:锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,
(1)滤渣1$→_{Ⅰ}^{()}$□$→_{Ⅱ}^{()}$□$→_{Ⅲ}^{灼烧}$Al2O3,滤渣1是Al2O3•4SiO2•H2O,先加酸溶解,然后过滤出不溶物二氧化硅,步骤Ⅱ中在铝离子的酸溶液中滴入氨水,生成氢氧化铝沉淀,所以步骤Ⅱ反应是铝离子生成氢氧化铝的反应,反应离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(2)石灰乳是氢氧化钙,提供氢氧根离子和钙离子,更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子,离子反应方程式为:Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+,故答案为:增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+;
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”,图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小,减少沉淀的损失,
故答案为:Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失;
(4))①Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,阳极液中氯离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为2C1--2e-=Cl2↑,
故答案为:2C1--2e-=Cl2↑;
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂的方程式为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3+2H2O,
故答案为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.
点评 本题考查了物质生产流程的分析判断,流程分析,物质性质的应用是解题关键,主要是铝及其化合物性质的应用,氧化铝的提取方法,题目难度中等.
A. | 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 | |
B. | 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 | |
C. | 化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化 | |
D. | 反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量 |
A. | 锌是负极,其质量逐渐减轻 | |
B. | 氢离子在铜的表面被还原,产生气泡 | |
C. | 检流计的指针向右偏转 | |
D. | 电流从锌片经导线流向铜片 |
A. | 4.6gNO2和N2O4的混合气体中氧原子数小于0.2NA | |
B. | 1 L 0.1 mol.L-1的Na2S溶液中离子总数小于0.3NA | |
C. | 在标况下,2.24 L CCl4含有0.4NA个Cl原子 | |
D. | 0.1 mol H2O2参加氧化还原反应时,不一定转移0.2NA个电子 |
A. | 向碳酸钠溶液中加过量盐酸 CO32-+2H+=H2O+CO2↑ | |
B. | 向稀硫酸溶液中投入铁粉 2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ | |
C. | 向盐酸中投入碳酸钙 CO32-+2H+=H2O+CO2↑ | |
D. | .氢氧化钡溶液中加入硫酸 H++OH-=H2O |