Question

【题目】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β-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：①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)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

请回答下列问题：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：________________________。

（2）反应Ⅱ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

Answer 1

【答案】（1）Li2O·Al2O3·4SiO2 （2）除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀

（3）第一次浓度过大会使部分Li+ 沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成

（4）热水,Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗

（5）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2

（6）A

【解析】

试题分析：（1）硅酸盐既可以用盐的形式表示，也可以用氧化物的形式表示。在用氧化物形式表示时要符合质量守恒定律。且一般情况下，金属氧化物写在前面，非金属氧化物写在后面。则LiAlSi2O6的氧化物的形式表示为Li2O·Al2O3·4SiO2。

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙是为了除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、A l3＋完全沉淀。

（3）第一次浓度过大会使部分Li+沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成，所以流程中两次使用了Na2CO3溶液，第一次浓度小，第二次浓度大。

（4）反应Ⅳ中由于Li2CO3溶解度小，所以生成Li2CO3沉淀，在实验室中从溶液中分离得到Li2CO3沉淀的操作是过滤。因为Li2CO3的溶解度随温度的升高而降低，所以洗涤所得Li2CO3沉淀要使用热水；理由是Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗。

（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气是因为在加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量发生水解反应生成LiOH，它受热分解生成Li2O，电解时产生O2。因此制取的氯气中常含有少量的O2。

（6）A．锂是碱金属，其熔点高于钠，A正确；B．Li和Mg处于对角线位置，根据对角线原则，氢氧化锂应该是弱碱，B错误；C．金属锂的氧化物只有一种Li2O，C错误；D．碱金属中密度最小的是锂，其次是钾，D错误，答案选A。