Question

17．金属锂及其化合物在国民经济建设中用途广泛，占有重要地位．
（1）锂在元素周期表中的位置是第二周期IA族
（2）可以证明锂的金属性弱于钠的实验事实是Na与Li分别与水反应，Na与水的反应更剧烈
（3）下图是以某富锂卤水（主要含Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Cl^-等）进行的沉锂工艺路线图．

①“二次除镁”所得的沉淀中主要有碱式碳酸镁和碳酸钙
②“沉锂”和“二次除镁”时所用纯碱的浓度差异的原因是碳酸锂的溶解度大于碳酸镁、碳酸钙的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的浓度
（4）将上述制备的碳酸锂加硫酸制得硫酸锂溶液，再用如右图所示装置制备氢氧化锉．
①碳酸锂与硫酸反应的离子方程式是Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O
②结合电极反应式简述制得LiOH的原理：a室中发生反应：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中锂离子经过阳离子交换膜进入a室，a室中最终产物为LiOH与氢气
③该法中可循环利用的物质是H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）锂在元素周期表中的位置是：第二周期IA族；
（2）利用金属与水反应剧烈程度等判断金属性强弱；
（3）①卤水中加入氢氧化钙将大部分镁离子转化为氢氧化镁沉淀，再加入稀碳酸钠溶液，溶液中镁离子、钙离子转化为沉淀；
②二次除镁后过滤分离，滤液中加入浓碳酸钠溶液，使溶液中Li⁺转化为碳酸锂沉淀，“沉锂”和“二次除镁”时所用纯碱的浓度不同，是由于碳酸锂的溶解度大于碳酸镁、碳酸钙的溶解度；
（4）①碳酸锂与硫酸反应生成硫酸锂、二氧化碳与水；
②由水的生成物可知，a室为阴极室，c为阳极室，a室中水放电生成氢气与碱，b室中锂离子经过阳离子交换膜进入a室，最终得到LiOH，c室中水放电生成氧气与氢离子，硫酸根离子经过阴离子交换膜加入c室，最终得到硫酸；
③c室中生成的硫酸可以溶解碳酸锂．

解答 解：（1）锂在元素周期表中的位置是：第二周期IA族，故答案为：第二周期IA族；
（2）Na与Li分别与水反应，Na与水的反应更剧烈，证明锂的金属性弱于钠，
故答案为：Na与Li分别与水反应，Na与水的反应更剧烈；
（3）①卤水中加入氢氧化钙将大部分镁离子转化为氢氧化镁沉淀，再加入稀碳酸钠溶液，溶液中镁离子、钙离子转化为沉淀，“二次除镁”所得的沉淀中主要有碱式碳酸镁和碳酸钙，
故答案为：碳酸钙；
②二次除镁后过滤分离，滤液中加入浓碳酸钠溶液，使溶液中Li⁺转化为碳酸锂沉淀，“沉锂”和“二次除镁”时所用纯碱的浓度不同，是由于碳酸锂的溶解度大于碳酸镁、碳酸钙的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的浓度，
故答案为：碳酸锂的溶解度大于碳酸镁、碳酸钙的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的浓度；
（4）①碳酸锂与硫酸反应生成硫酸锂、二氧化碳与水，反应离子方程式为：Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O；
②由水的生成物可知，a室为阴极室，c为阳极室，a室中水放电发生反应：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中锂离子经过阳离子交换膜进入a室，最终得到LiOH，c室中水放电生成氧气与氢离子，硫酸根离子经过阴离子交换膜加入c室，最终得到硫酸；
故答案为：a室中发生反应：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中锂离子经过阳离子交换膜进入a室，a室中最终产物为LiOH与氢气；
③c室中生成的H₂SO₄可以溶解碳酸锂，进行循环利用，
故答案为：H₂SO₄．

点评 本题考查物质制备工艺流程，是化学与技术综合运用，涉及海水资源的开发与利用、物质的分离提纯、电解原理应用等，侧重考查学生对原理的分析理解，难度中等．