题目内容

13．锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能，在化工、电子、宇航、核能、能源等领域都得到广泛应用；锂元素更是被誉为“能源元素”．
Ⅰ．锂的原子结构示意图为；锂暴露在湿空气中时，会迅速地失去金属光泽、表面开始变黑，更长时间则变成白色．生成的化合物是氮化锂、氢氧化锂，最终生成碳酸锂．写出生成氮化锂的化学方程式6Li+N2=2Li3N．锂在空气中燃烧，发出浅蓝色的火焰，放出浓厚的白烟，生成相应氧化物Li2O（填化学式）．
Ⅱ．如图所示是从锂辉石（Li2O•Al2O3•SiO2）中提出锂的工业流程示意图．
①高温煅烧时的反应原理为：
Li2O•Al2O3•SiO2+K2SO4=K2O•Al2O3•SiO2+Li2SO4
Li2O•Al2O3•SiO2+Na2SO4=Na2O•Al2O3•SiO2+Li2SO4
②锂离子浸取液中含有的金属离子为：K+、Na+、Li+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Mn2+．
③几种金属离子沉淀完全的pH
金属离子Al（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3Mn（OH）2
沉淀完全的pH4.79.03.210.1
④Li2SO4、Li2CO3在不同温度下的溶解度（g/100g水）
温度
溶解度		10205080
Li2SO435.434.733.131.7
Li2CO31.431.331.080.85
（1）浸取时使用冷水的原因是Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率．
（2）滤渣2的主要成分为Al（OH）3、Fe（OH）3．
（3）流程中分2次调节pH（pH7～8和pH＞13），有研究者尝试只加一次浓NaOH溶液使pH＞13，结果发现在加饱和碳酸钠溶液沉锂后，随着放置时间延长，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3产品中杂质增多．Li2CO3产品中的杂质可能是Al（OH）3，用离子方程式表示其产生的原因Al3++4OH-=AlO2-+2H2O、2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-．
（4）加热浓缩的作用是提高Li+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出．
（5）洗涤Li2CO3晶体使用热水．

分析 I．锂的原子核外有2个电子层，各层电子数为2、1；Li与氮气反应生成Li3N；锂在空气中燃烧生成氧化锂；
Ⅱ．锂辉石（Li2O•Al2O3•4SiO2）煅烧后，冷却、研磨，有利于冷水的浸取，抽滤，得到滤渣为硅酸盐，结合锂离子浸取液中含有的金属离子、离子沉淀完全pH，可知加热NaOH浓溶液，调节溶液pH=7～8，Al3+、Fe3+转化为Al（OH）3、Fe（OH）3，抽滤后再加入NaOH浓溶液，调节溶液pH＞13，应是将Mn2+转化为沉淀，抽滤后，加热浓缩，加入饱和碳酸钠溶液，由于Li2CO3的溶解度远小于Li2SO4，会析出Li2CO3，由于Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损失，得到最终产物碳酸锂．
（1）Li2SO4的溶解度随温度升高而减少；
（2）滤渣2为氢氧化铝、氢氧化铁；
（3）只加一次浓NaOH溶液使pH＞13，会使溶液中Al3+转化为AlO2-，放置后，空气中二氧化碳与AlO2-、水反应生成Al（OH）3；
（4）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，加热浓缩，提高Li+ 浓度和溶液温度，利用析出Li2CO3；
（5）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，应用热水洗涤．

解答 解：I．锂的原子核外有2个电子层，各层电子数为2、1，原子结构示意图为：，Li与氮气反应生成Li3N，反应方程式为：6Li+N2=2Li3N，锂在空气中燃烧生成Li2O；
故答案为：；6Li+N2=2Li3N；Li2O；
Ⅱ．锂辉石（Li2O•Al2O3•4SiO2）煅烧后，冷却、研磨，有利于冷水的浸取，抽滤，得到滤渣为硅酸盐，结合锂离子浸取液中含有的金属离子、离子沉淀完全pH，可知加热NaOH浓溶液，调节溶液pH=7～8，Al3+、Fe3+转化为Al（OH）3、Fe（OH）3，抽滤后再加入NaOH浓溶液，调节溶液pH＞13，应是将Mn2+转化为沉淀，抽滤后，加热浓缩，加入饱和碳酸钠溶液，由于Li2CO3的溶解度远小于Li2SO4，会析出Li2CO3，由于Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损失，得到最终产物碳酸锂．
（1）Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率，故用冷水浸取，
故答案为：Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率；
（2）由上述分析可知，滤渣2为Al（OH）3、Fe（OH）3，故答案为：Al（OH）3、Fe（OH）3；
（3）只加一次浓NaOH溶液使pH＞13，会使溶液中Al3+转化为AlO2-，放置后，空气中二氧化碳与AlO2-、水反应生成Al（OH）3，Li2CO3产品中的杂质可能是Al（OH）3，相应的离子方程式为：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O、2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-，
故答案为：Al（OH）3；Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-；
（4）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，加热浓缩，提高Li+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出，
故答案为：提高Li+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出；
（5）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可以减少碳酸锂的损耗，故答案为：热水．

点评 本题考查物质制备实验方案、物质的分离提纯、对操作及条件控制的分析评价、对数据的分析运用等，是对学生综合能力的考查，难度中等．

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