碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．以β-锂辉石(主要成分为Li2O-Al2O3-4SiO2)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:已知:Fe3+.Al3+.Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时.溶液的PH分别为3.2.5.2.9.7和12.4,Li2SO4.LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g.12.7g和1.3g．(1)步骤Ⅰ前.β-锂辉石要粉碎成细颗� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．以β-锂辉石（主要成分为Li₂O-Al₂O_3-4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．
（1）步骤Ⅰ前，β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是加快反应速率．
（2）步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-，另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质，需在搅拌下加入石灰石（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的PH到6.0-6.5，沉淀部分杂质离子如Al³⁺、Fe³⁺，然后分离得到浸出液．
（3）步骤Ⅱ中，将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺．
（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓．
（5）母液中的主要溶质有Na₂SO₄、Na₂CO₃．

分析已知β-锂辉石（主要成分为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂加硫酸，浸取，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-，另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质，在在搅拌下加入石灰石调节pH，使Al³⁺、Fe³⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，再将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，然后转化为氢氧化铁沉淀，镁离子转化为氢氧化镁沉淀，钙离子转化为碳酸钙沉淀，过滤的硫酸锂溶液，再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂；
（1）从反应速率的角度来分析；
（2）抓住题目中的“酸性溶液”，“调节溶液的pH到6.0～6.5”，从所给试剂中选择符合条件的药品；
（3）H₂O₂是强氧化剂，可把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，石灰乳和碳酸钠都是沉淀剂，使溶液中的Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
_^（4）分析Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g可知，Li₂CO₃最易沉淀；
（5）由元素守恒可知，母液中存在较多的Na⁺、SO₄^2-．

解答解：已知β-锂辉石（主要成分为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂加硫酸，浸取，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-，另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质，在在搅拌下加入石灰石调节pH，使Al³⁺、Fe³⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，再将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，然后转化为氢氧化铁沉淀，镁离子转化为氢氧化镁沉淀，钙离子转化为碳酸钙沉淀，过滤的硫酸锂溶液，再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂，
（1）固体颗粒越小，化学反应速率越快，同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中，故答案为：加快反应速率；
（2）已知Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、4.7、9.0和11.1，在搅拌下加入石灰石以调节溶液的PH到6.0-6.5，则Fe³⁺、Al³⁺转化为氢氧化物沉淀，所以除去的离子为Al³⁺、Fe³⁺，故答案为：石灰石；Al³⁺、Fe³⁺；
（3）步骤Ⅱ中加入H₂O₂溶液，可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，然后加入石灰乳可除去其中的Fe³⁺和Mg²⁺，再加入适量Na₂CO₃溶液可除去Ca²⁺．此时溶液中的离子主要有Li⁺、Na⁺、SO₄^2-，故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）步骤Ⅲ加入饱和Na₂CO₃溶液后，主要使Li⁺转化为Li₂CO₃沉淀，故答案为：2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓；
（5）反应后，溶液中的Na₂SO₄以及加入的过量Na₂CO₃便留在母液中，可回收的主要物质为Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄、Na₂CO₃．

点评本题考查了物质分离提纯实验操作，涉及离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力，题目难度中等，以实验探究的形式考查元素化合物的性质将成为以后高考命题的新亮点．

练习册系列答案

（2）某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍硼、

（3）某元素的单质在常温下最易和O₂反应产生白色固体钠、

（4）某元素的次外层电子数是最外层电子数的一半碳、

．

7．下列各组物质中化学键的类型完全相同的是（　　）

	A．	NaCl MgCl₂ Na₂O		B．	H₂O Na₂O ? CO₂
	C．	CCl₄ ? NaOH H₂SO₄		D．	NH₄Cl H₂O CO₂

4．将20g M物质、5g N物质、9g R物质混合加热发生化学反应，经充分反应后的混合物中含5g M物质、20g R物质还含有一种新物质Q，若M、N、R、Q的相对分子质量分别为30、20、44、9，它们之间发生反应的化学方程式是（　　）

11．某化学研究性学习小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO₄•7H₂O．已知某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的pH如下：

沉淀物	Al（OH）₃	Fe（OH）₃	Fe（OH）₂	Ni（OH）₂
开始沉淀pH	3.4	1.8	7.5	7.2
完全沉淀pH	5.2	3.2	9.7	9.2

回答下列问题：
（1）操作a、c中需使用的仪器除铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、玻璃棒外还需要的主要仪器为漏斗、蒸发皿．
（2）“碱浸”过程中发生的离子方程式是2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂O
（3）“酸浸”时所加入的酸是H₂SO₄（填化学式）．酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是Ni²⁺、Fe²⁺．
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的最佳调控范围是：3.2-7.2．
（5）“调pH为2～3”的目的是防止在浓缩结晶过程中Ni²⁺水解
（6）操作c的方法是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
（7）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO₄•7H₂O），其原因可能是H₂O₂的用量不足（或H₂O₂失效）、保温时间不足导致Fe²⁺未被完全氧化造成的．

1．下列各组物质中属于同系物的是（　　）

	A．	与		B．	CH₂=CH₂与CH-CH₃
	C．	氢H和重氢D（${\;}_{1}^{1}$H与${\;}_{1}^{2}$H）		D．	氧气与臭氧（O₃）

8．分子式为C₂H₆O的有机物A有如下性质：
A+Na→慢慢放出气泡
A+CH₃COOH$\stackrel{浓硫酸}{→}$有香味的产物
（1）根据上述信息对化合物A的判断正确的是AC．（填字母序号）
A．一定含有-OH
B．一定含有-COOH
C．A为乙醇
D．A为乙酸
（2）含有¹⁸O的A与CH₃COOH反应的化学方程式：CH₃CH₂¹⁸OH+CH₃COOH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH₃CO¹⁸OCH₂CH₃+H₂O．

5．下列无色溶液离子中，能共存的是（　　）

Fe³⁺、Cl^-、Na⁺

Ba²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-

Na⁺、K⁺、CO₃^2-

NO₃^-、Al³⁺、OH^-

11．某有机化合物的结构简式如图所示，下列有关该有机化合物的说法不正确的是（　　）

	A．	既可与Br₂的CCl₄溶液发生加成反应，又可在光照条件下与Br₂发生取代反应
	B．	1mol该有机物最多可与3molNaOH反应
	C．	既可催化加氢，又可使酸性KMnO₄溶液褪色
	D．	既可与FeCl₃溶液发生显色反应，又可与NaHCO₃溶液反应放出CO₂气体

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