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(2012?江苏一模)锂被誉为“高能金属”.工业上用硫酸与β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量钙镁杂质)在一定条件下反应生成Li2SO4(以及MgSO4、硅铝化合物等物质),进而制备金属锂,其生产流程如下:
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成:
Li2O?Al2O3?4SiO2
Li2O?Al2O3?4SiO2

(2)沉淀X主要成分为CaCO3
Mg(OH)2
Mg(OH)2

(3)写出盐酸与Li2CO3反应的离子方程式:
Li2CO3+2H+=2Li++H2O+CO2
Li2CO3+2H+=2Li++H2O+CO2

(4)写出电解熔融LiCl时阴极的电极反应式:
Li++e-=Li
Li++e-=Li

(5)流程中两次使用了Na2CO3溶液,试说明前后浓度不同的原因:前者是
浓度过大会使部分Li+沉淀
浓度过大会使部分Li+沉淀
;后者是
此时浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成
此时浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成
分析:(1)将硅酸盐写成二氧化硅和其它氧化物形式,照例而行,保证原子总数,化合价不变,按化合价分别写化学式,如有多个原子,在前面加上系数,使之成为倍数;
(2)溶液中含有镁离子;
(3)盐酸与Li2CO3反应生成氯化锂,水和二氧化碳;
(4)电解时阴极得电子;
(5)第一次用碳酸钠是调节pH值,第二次用碳酸钠是为了沉淀Li2CO3
解答:解:(1)LiAlSi2O6可表示为:Li2O?Al2O3?4SiO2,故答案为:Li2O?Al2O3?4SiO2
(2)溶液中含有镁离子,氢氧化镁是沉淀,故答案为:Mg(OH)2
(3)盐酸与Li2CO3反应的离子方程式Li2CO3+2H+=2Li++H2O+CO2↑,故答案为:Li2CO3+2H+=2Li++H2O+CO2↑;
(4)电解时阴极得电子:Li++e-=Li,故答案为:Li++e-=Li;
(5)第一次用碳酸钠是调节pH值沉淀氢氧化镁,第二次用碳酸钠是为了沉淀Li2CO3,故答案为:浓度过大会使部分Li+ 沉淀;此时浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成.
点评:本题考查金属的冶炼、电解原理、氧化物的写法等,难度中等,注意氧化物的书写方法:将硅酸盐写成二氧化硅和其它氧化物形式,照例而行,保证原子总数,化合价不变,按化合价分别写化学式,如有多个原子,在前面加上系数,使之成为倍数.
练习册系列答案
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(2012?江苏一模)重铬酸铵[(NH42Cr2O7]是一种桔黄色结晶,可用作有机合成催化剂、实验室制纯净的N2及Cr2O3等.实验室可由工业级铬酸钠(Na2CrO4)为原料制取.有关物质溶解度如图所示.实验步骤如下:
步骤1:将铬酸钠溶于适量的水,加入一定量浓硫酸酸化,使铬酸钠转化为重铬酸钠.
步骤2:将上述溶液蒸发结晶,并趁热过滤.
步骤3:将步骤二得到的晶体再溶解,再蒸发结晶并趁热过滤.
步骤4:将步骤三得到的滤液冷却至40℃左右进行结晶,用水洗涤,获得重铬酸钠晶体.
步骤5:将步骤四得到的重铬酸钠和氯化铵按物质的量之比1:2溶于适量的水,加热至105~110℃时,让其充分反应.
(1)步骤1是一个可逆反应,该反应的离子方程式为
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O

(2)步骤2、3的主要目的是
除去硫酸钠杂质
除去硫酸钠杂质

(3)步骤4在40℃左右结晶,其主要目的是
尽量使硫酸钠不析出
尽量使硫酸钠不析出

(4)步骤5中获得(NH42Cr2O7还需补充的操作有
冷却结晶、过滤、洗涤及干燥
冷却结晶、过滤、洗涤及干燥

(5)(NH42Cr2O7受热分解制取Cr2O3的化学方程式为
(NH42Cr2O7═Cr2O3+N2↑+4H2O
(NH42Cr2O7═Cr2O3+N2↑+4H2O

(6)对上述产品进行检验和含量测定.
①检验产品中是否有K+,其操作方法及判断依据是
用洁净的铂丝在酒精灯上灼烧至无色,然后蘸取晶体或者其溶液少许,在酒精灯火焰上灼烧,通过蓝色钴玻璃观察,若火焰显示蓝色说明含有钾离子,否则不含
用洁净的铂丝在酒精灯上灼烧至无色,然后蘸取晶体或者其溶液少许,在酒精灯火焰上灼烧,通过蓝色钴玻璃观察,若火焰显示蓝色说明含有钾离子,否则不含

②为了测定上述产品中(NH42Cr2O7的含量,称取样品0.150g,置于锥形瓶中,加50mL水,再加入2gKI(过量)及稍过量的稀硫酸溶液,摇匀,暗处放置10min,然后加150mL蒸馏水并加入3mL 0.5%淀粉溶液,用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3标准溶液30.00mL,则上述产品中(NH42Cr2O7的纯度为
84%
84%
(假定杂质不参加反应,已知:Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O,I2+2S2O
 
2-
3
═2I-+S4O
 
2-
6
(2012?江苏一模)镁及其合金广泛应用于航空航天、交通、电池等行业,金属镁的制备方法主要有:
①电解无水氯化镁法,②碳或碳化钙热还原法,③皮江法.
已知:

(1)写出MgO(s)与CaC2(s)作用生成Mg(g)及CaO(s)及C(s)的热化学方程式:
CaC2(s)+MgO(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s),△H=(641.5-464.0)kJ/mol=177.5kJ/mol
CaC2(s)+MgO(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s),△H=(641.5-464.0)kJ/mol=177.5kJ/mol

(2)碳化钙还原氧化镁的文献资料如表2
表2 还原剂的用量与温度、保温时间计MgO还原率
n(CaC2)/N(MgO) 还原温度/℃ 恒温时间/h 还原率/%
1.1 1110 2.0 62
1.1 1150 2.0 80
1.1 1150 2.5 85
1.2 1000 2.0 33
1.2 1150 2.0 84
1.2 1150 2.5 88
1.3 1150 2.0 86
1.3 1150 2.0 88
实际生产中只采取恒温2h,其主要原因是:
相同条件下延长保温时间时,还原率增加不明显,生成成本增大
相同条件下延长保温时间时,还原率增加不明显,生成成本增大
;采用n(CaC2)/n(MgO)配比为1.2,而不是1.3,其主要原因是:
相同条件下,还原剂配比由1.2升高到1.3,还原剂用量增大,还原率增加不明显,生产成本增大
相同条件下,还原剂配比由1.2升高到1.3,还原剂用量增大,还原率增加不明显,生产成本增大

(3)用电解法制取镁时,若原料氯化镁含有水时,在电解温度下,原料会形成Mg(OH)Cl,并发生电离反应:Mg(OH)Cl=Mg(OH)++Cl-.电解时在阴极表面会产生氧化镁钝化膜,此时阴极的反应式为
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2
2Mg(OH)++2e-=MgO+H2
.实验室由MgCl2?6H2O制取无水氯化镁可采用的方法是
在氯化氢气流中加热脱水
在氯化氢气流中加热脱水

(4)我国目前生产金属镁主要用皮江法生产,其原料为白云石(MgCO3?CaCO3)的煅烧产物和硅铁(含75%Si).其生产原理为:
2CaO+2MgO(s)+Si(s)
1100-1250℃
真空
2Mg(g)+Ca2SiO4(s),采用真空操作除了能降低操作温度外,还具有的优点是
防止硅和镁被氧化,并提高金属镁的产率
防止硅和镁被氧化,并提高金属镁的产率

(5)镁/间-二硝基苯电池的装置如图所示,电池工作时镁转变为氢氧化镁,间-二硝基苯则转变为间-二苯胺.该电池正极的电极反应式为

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