题目内容

工业上以锂辉石（Li₂O?Al₂O₃?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） $数学公式$ Li₂SO₄+Al₂O₃?4SiO₂?H₂O↓
②某些物质的溶解度（S）如下表所示：
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
③从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如图所示：

（1）请依次写出在括号内加入试剂的化学式、．
（2）请依次写出方框中所得到物质的化学式、．
（3）步骤Ⅰ中反应的离子方程式是．
（4）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃．向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）．
（5）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是．
（6）氧化铝在工业上用作高温耐火材料，制耐火砖、坩埚、瓷器、人造宝石等，同时氧化铝也是炼铝的原料．写出用氧化铝炼铝的化学方程式：．

解：（1）锂辉石（Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂，含少量Ca、Mg元素），加入硫酸浸出发生的反应为：Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂+H₂SO₄（浓） $\text{[math]}$ Li₂SO₄+Al₂O₃?4SiO₂?H₂O↓，推断滤渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，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，加入过量一水合氨会完全沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀，过滤得到沉淀灼烧得到氧化铝，故答案为：HCl；NH₃?H₂O；
（2）依据（1）所选试剂结合流程图判断为加入盐酸溶解后得到氯化铝溶液，加入一水合氨得到沉淀氢氧化铝，
故答案为：AlCl₃；Al（OH）₃；
（3）步骤Ⅰ中反应氧化铝溶解于盐酸生成氯化铝和水的反应，反应的离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（4）石灰乳是氢氧化钙，提供氢氧根离子和钙离子，更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子，
故答案为：增加Ca²⁺、OH^-的浓度，有利于Mg（OH）₂、CaCO₃的析出；
（5）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”，图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小，减少沉淀的损失，
故答案为：Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失；
（6）工业上利用加入冰晶石的氧化铝熔融电解得到铝和氧气，反应的化学方程式为：2Al₂O₃（熔融） $\text{[math]}$ 4Al+3O₂↑，
故答案为：2Al₂O₃（熔融） $\text{[math]}$ 4Al+3O₂↑．
分析：（1）结合锂辉石成分，依据流程图反应关系分析可知滤渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，加入盐酸，氧化铝溶解为氯化铝，二氧化硅不反应，过滤得到滤液中加入一水合氨生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝；
（2）依据流程图反应关系分析可知滤渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，加入盐酸，氧化铝溶解为氯化铝，二氧化硅不反应，过滤得到滤液中加入一水合氨生成氢氧化铝沉淀，灼烧得到氧化铝；
（3）步骤Ⅰ中反应是氧化铝溶解于盐酸生成氯化铝和水；
（4）石灰乳是氢氧化钙，提供氢氧根离子和钙离子，更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子；
（5）依据图表分析可知碳酸锂溶解度随温度升高减小；
（6）工业上电解熔融的氧化铝生成铝和氧气．
点评：本题考查了物质生产流程的分析判断，流程分析，物质性质的应用是解题关键，主要是铝及其化合物性质的应用，氧化铝的提取方法，题目难度中等．