题目内容

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)Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓

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
(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是      

(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3,写出生成滤渣2反应的离子方程式:      
(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      
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
①将粗产品Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择半透膜隔开,用惰性电极电解。阳极的电极反应式是      
②电解后向产品LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是         

(15分)(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+或Al3++3OH=Al(OH)3↓ (3分)
(2)Mg2+ + 2OH=Mg(OH)2↓、 Ca2++CO32=CaCO3↓ (共4分)
(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(3分)
(4)①2Cl―2e=Cl2↑(2分) ②2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3↓+ (NH4)2CO3+2H2O(3分)

解析试题分析:(1)锂辉石(Li2O·A12O3·4SiO2,含少量Ca、Mg元素),加入硫酸浸出发生的反应为:Li2O·A12O3·4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3?4SiO2?H2O↓,由此推断滤渣是Al2O3?4SiO2?H2O。由于氧化铝是两性氧化物,所以分离得到氧化铝可以先加入盐酸溶解氧化铝,二氧化硅不反应,过滤得到氯化铝溶液,加入过量氨水会完全沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀,过滤得到氢氧化铝沉淀,最后灼烧氢氧化铝得到氧化铝,由此步骤Ⅱ中反应的离子方程式是Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
(2)滤液1中含有Mg2、Ca2,所以加入氢氧化钙和碳酸钠以后会生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀,有关反应的离子方程式为Mg2+ + 2OH=Mg(OH)2↓、Ca2++CO32=CaCO3↓。
(3)根据表中数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,由此热水洗涤可减少Li2CO3的损失。
(4)①电解池阳极失去电子,所以该电解池中阳极应该是溶液中的氯离子失去电子,所以阳极电极反应式为2Cl―2e=Cl2↑。
②LiOH是强碱,HCO3结合OH能力强于NH4,所以LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3↓+(NH4)2CO3+2H2O。
考点:考查物质制备实验方案设计与评价、物质的分离与提纯、电极反应式的书写等

练习册系列答案
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下图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程。

(1) 硫酸铜溶液一般呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性,原因是________    (用离子方程式表示)。写出电解硫酸铜溶液的化学方程式:______________(电解过程中,始终无氢气产生)。
(2)细菌冶金又称微生物浸矿,是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。细菌冶铜与火法冶铜相比,优点为________________(写出一点即可)。

(3) 用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液。电解浓的氯化铜溶液时发现阴极有金属铜生成,同时阴极附近会出现棕褐色溶液。而电解硫酸铜溶液时,没有棕褐色溶液生成。下面是关于棕褐色溶液成分的探究
①有同学认为,阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果,你认为他的猜测是否正确?________(填“正确”或“不正确"),原因是__________
资料1:
一般具有混合价态(指化合物中同一元素存在两种不同的化合价,如Fe3O4中的 Fe元索)的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深。
资料2:
CuCl微溶于水,能溶于浓盐酸。
②猜想:棕褐色溶液中可能含有的离子是________(填3种主要离子符号)。
③验证猜想:完成实验方案(配制棕褐色溶液)。
取少量________固体于试管中,加入________使其溶解,再加入________溶液,观察现象。
④已知电解前,U形管中加入了________100mL0.5 mol . L1 CuCl2溶液,电解结朿时电路中一共转移了 0.03 mol电子,且阴极生成0. 64 g铜,则形成的低价阳离子的物质的量为________mol。

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