碳酸锂是一种重要的锂盐,广泛应用于锂离子电池生产中。工业上可以用锂辉石精矿(主要成分是Li2O、含有Al2O3、SiO2等杂质) 为原料制取高纯的碳酸锂。某校化学活动小组收集了碳酸锂的溶解度数据如表:
温度(℃) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度(g) | 1.54 | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 | 0.72 |
设计了制取碳酸锂的工艺流程(如图):
请回答:
(1)操作a所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_____。
(2)热酸浸提中可能发生反应的化学方程式:
①_____;
②Li2O+H2SO4=Li2SO4+H2O。
(3)“洗涤”滤渣C时应该使用热水,其原因是_____。
(4)为了探究热酸浸提的最佳条件,将矿石在一定条件下酸浸4小时,测量锂元素浸出率的部分数据如表:
编号 | 矿酸比 | 硫酸浓度(%) | MgSO4用量(g) | 温度(℃) | 锂元素浸出率(%) |
1 | 1:1 | 90 | 0.00 | 100 | 70.34 |
2 | 1:1 | 98 | 0.00 | 100 | 73.89 |
3 | 1:1 | 98 | 0.00 | 150 | 78.24 |
4 | 1:3 | 98 | 0.00 | 200 | 85.53 |
5 | 1:3 | 98 | 1.25 | 250 | 90.26 |
6 | 1:3 | 98 | 2.50 | 250 | 95.88 |
①对比分析编号1和编号2的实验数据,可以得到的结论是_____。
②有同学想在实验6的基础上,从降低成本角度继续研究提高锂元素的浸出率,下面设计合理的是_____。
A 矿酸比1:2,硫酸浓度98%,MgSO4用量0.00,温度150℃
B 矿酸比1:2,硫酸浓度98%,MgSO4用量2.50,温度200℃
C 矿酸比1:2,硫酸浓度98%,MgSO4用量2.50,温度250℃
D 矿酸比1:3,硫酸浓度98%,MgSO4用量2.00,温度250℃
如图,A、B、C是气体发生装置,D、E是气体收集装置。请回答问题:
(1)参考示例,利用所学知识完成如表。
气体 | 反应物及反应条件 | 发生装置 | 收集装置及进气口 |
O2 | KMnO4固体,加热 | B | 收集:D,进气口:乙 |
CO2 | 大理石和_____,常温 | _____ | 收集:E,进气口:_____ |
N2 | NH4Cl与NaNO2饱和溶液,加热 | _____ | 收集:D,进气口:_____ |
(2)写出加热KMnO4制取O2的化学方程式_____,现收集到16g O2,则参加反应的KMnO4的质量是_____g。
(3)检查A装置的气密性:连接好装置,从长颈漏斗中加入一定量的热水,使长颈漏斗下端管口浸没在液面以下,迅速关闭活塞,如果观察到_____,说明气密性良好。
已知金属锰(Mn) 的活动性位于铝和锌之间,请预测硫酸锰(MnSO4)的化学性质,说明预测的依据,并设计实验验证。经查阅资料,锰的化合物相关性质如下:
物质 | MnO | Mn(OH)2 | MnCl2 | Mn(NO3)2 | MnSO4 | MnCO3 |
在水中的溶解性 | 不溶于水的草绿色粉末 | 难溶于水的白色固体 | 可溶于水形成淡红色溶液 | 溶于水形成淡红色溶液 | 溶于水形成淡红色溶液 | 难溶于水的粉红色固体 |
限选试剂:MnSO4溶液、(NH4)2CO3溶液、Na2SO4溶液、BaCl2溶液、NaOH溶液、稀盐酸、镁条、铜片。
预测 | 预测的依据 | 验证预测的实验操作与预期现象 |
①能够与含Ba2+的可溶性盐反应 | MnSO4溶液中含,BaSO4难溶于水。 | 取少量MnSO4溶液于试管中,_____,如果观察到_____,则预测成立。 |
②能够与_____(填物质类别)反应 | _____。 | 取少量MnSO4溶液于试管中,_____,如果观察到_____,则预测成立。 |
③能够与_____(填物质类别)反应 | _____。 | 取少量MnSO4溶液于试管中,_____,如果观察到_____,则预测成立。 |