Question

         [化学一选修2:化学与技术](15分）已知：

①工业上用硫酸与-锂辉矿(LiAlSi₂O₆和少量钙镁杂质)反应，生成Li₂SO₄、MgSO₄ 等，最终制备金属锂。

②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂。 用-锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如下图：

请回答：

(1)沉淀Y的主要成分的化学式是____________。

(2)流程中使用了不同浓度的Na₂CO₃溶液，从物质溶解度大小的角度解释其使用的原因____________

(3 )操作1涉及的实验方法是__________________。

(4 )写出用铝粉还原法制取金属锂的化学反应方程式。________________________

(5) LiCl溶液加热蒸干后，所得固体在熔融状态下电解制备锂。电解时产生的氯气中混 有少量氧气，产生氧气的原因是__________________

(6) 目前电池通常使用金属锂的优点是__________________

 

Answer 1

【答案】

(1) Li₂CO₃（2分）

(2) CaCO₃ 的溶解度小于Li₂CO₃，加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；（2分） 加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺转化生成Li₂CO₃沉淀。（2分）

(3) 过滤  洗涤（2分）    (4)2Al+3Li₂O6Li + Al₂O₃  （2分）

（5）LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成，LiOH受热分解为Li₂O，熔融的Li₂O电解生成氧气。（3分） 

（6）锂的质量轻，负电位高、比能量高；锂电池为可充电绿色环保电池。（2分，其它合理答案也给分）

【解析】本题以工业制锂为载体考查了沉淀溶解平衡，水解、原电池和电解等相关原理

（1）硫酸锂和碳酸钠饱和溶液反应，生成碳酸锂沉淀和硫酸钠，根据Y灼烧的产物是氧化锂可知， Y是碳酸锂。

（2）X是氢氧化镁和碳酸钙沉淀，由于CaCO₃ 的溶解度小于Li₂CO₃，加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；而后来加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺转化生成Li₂CO₃沉淀。

（3）从溶液中分离出固体的方法应是过滤，过滤后晶体必须洗涤。

（4）在加热的条件下，铝可以发生铝热反应，方程式为2Al+3Li₂O6Li + Al₂O₃。

（5）混有O₂的原因必须从反应物特征入手寻找，由于加热蒸干LiCl溶液可获得固体，但是由于LiCl受热易水解成LiOH，LiOH受热分解产生的Li₂O电解时会产生O₂。

（6）锂的质量轻，负电位高、比能量高，且锂电池为可充电绿色环保电池。