Question

【题目】四氢铝锂(LiAlH4)常作有机合成的重要还原剂。以辉锂矿(主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量Fe2O3)为原料合成四氢铝锂的流程如下：

已知：①几种金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

物质	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀的pH	2.3	4.0
完全沉淀的pH	3.7	6.5

②常温下，Ksp(Li2CO3)＝2.0×10-3，Li2CO3在水中溶解度随着温度升高而减小。

回答下列问题：

(1)上述流程中，提高“酸浸”速率的措施有______________________________________、______________________________________________________________________________(写两条)；加入CaCO3的作用是__________________，“a”的最小值为___________。

(2)设计简单方案由Li2CO3制备LiCl：__________。

(3)写出LiH和AlCl3反应的化学方程式为______________________(条件不作要求)。

(4)用热水洗涤Li2CO3固体，而不用冷水洗涤，其目的是________________；检验碳酸锂是否洗净的实验方法是_____________________。

(5)在有机合成中，还原剂的还原能力通常用“有效氢”表示，其含义是1克还原剂相当于多少克氢气的还原能力。LiAlH4的“有效氢”为_________________(结果保留2位小数)。

Answer 1

【答案】粉碎矿石 加热 调节pH使Al3＋、Fe3＋转化成氢氧化物 6.5 用盐酸溶解，在氯化氢气流中蒸干溶液 AlCl3＋4LiH===LiAlH4＋3LiCl 减少碳酸锂的损失 取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液和稀硝酸(或其他合理答案) 0.21

【解析】

辉锂矿（主要成分是Li2OAl2O34SiO2，含少量Fe2O3）为原料合成四氢铝锂，矿粉中加入浓硫酸然后过滤，得到的滤渣1为脉石，滤液1中含有硫酸铁、硫酸铝、硫酸锂和硫酸，向滤液1中加入碳酸钙，碳酸钙和氢离子反应从而调节溶液的pH，使溶液中铁离子、铝离子转化为沉淀，滤液2中含有硫酸锂和硫酸钙，向滤液2中加入碳酸钙，得到碳酸锂沉淀和滤液3，电解氯化锂得到Li，Li和氢气化合得到LiH，LiH和氯化铝在一定条件下反应生成LiAlH4，据此分析作答。

(1)加硫酸从矿石中浸出，如粉碎矿石、提高硫酸浓度、加热等措施可以提高反应速率。加入碳酸钙中和溶液中的酸，使铁、铝离子完全生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。

(2)在氯化氢中蒸干氯化锂溶液，类似从海水中提取氯化镁。

(3)氯化铝与氢化锂反应生成四氢铝锂和氯化锂。

(4)依题意，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤碳酸锂，可以减少碳酸锂损失。沉淀表面有硫酸钠，检验SO42-可判断沉淀是否洗净。

(5)由题给信息可知，还原剂的还原能力实指失电子数。

(1)加硫酸从矿石中浸出，如粉碎矿石、提高硫酸浓度、加热等措施可以提高反应速率。加入碳酸钙中和溶液中的酸，使铁、铝离子完全生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀。从表格信息看，调节pH最小值为6.5，确保铝离子完全沉淀。

(2)在氯化氢中蒸干氯化锂溶液，类似从海水中提取氯化镁。

(3)氯化铝与氢化锂反应生成四氢铝锂和氯化锂，方程式为AlCl3＋4LiH===LiAlH4＋3LiCl。

(4)依题意，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤碳酸锂，可以减少碳酸锂损失。沉淀表面有硫酸钠，检验SO42-可判断沉淀是否洗净。检验碳酸锂是否洗净的实验方法：取最后一次洗涤液于试管中，滴加氯化钡溶液和稀硝酸(或其他合理答案)。

(5)由题给信息可知，还原剂的还原能力实指失电子数，1 mol LiAlH4能提供8 mol电子，相当于4 mol H2，LiAlH4的有效氢为8 g/38 g≈0.21。