题目内容
【题目】锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：
已知：
①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
开始沉淀pH | 2．7 | 3．7 | 9．6 |
完全沉淀pH | 3．7 | 4．7 | 11 |
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：
温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 50 | 75 | 100 |
Li2CO3的溶解度/g | 1．539 | 1．406 | 1．329 | 1．181 | 0．866 | 0．728 |
请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成：_______________________
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是____________________
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：____________________
（4）洗涤所得Li2CO3沉淀要使用“热水”还是“冷水”理由是____________________
（5）流程中两次使用了Na2CO3溶液，第一次浓度小，第二次浓度大的原因是____________________
（6）该工艺中，电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是____________________
【答案】（1）Li2O·Al2O3·4SiO2
（2）除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀
（3）Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓
（4）热水,Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗
（5）第一次浓度过大会使部分Li+ 沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成
（6）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li2O，电解时产生O2
【解析】
试题分析：（1）硅酸盐既可以用盐的形式表示，也可以用氧化物的形式表示。在用氧化物形式表示时要符合质量守恒定律。且一般情况下，金属氧化物写在前面，非金属氧化物写在后面。则LiAlSi2O6的氧化物的形式表示为Li2O·Al2O3·4SiO2。
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙是为了除去反应Ⅰ中过量的H2SO4 ；控制pH，使Fe3＋、A l3＋完全沉淀。
（3）根据框图中物质之间的转化关系可知反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式为Mg2＋＋2OH－=== Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓。
（4）反应Ⅳ中由于Li2CO3溶解度小，所以生成Li2CO3沉淀，在实验室中从溶液中分离得到Li2CO3沉淀的操作是过滤。因为Li2CO3的溶解度随温度的升高而降低，所以洗涤所得Li2CO3沉淀要使用热水；理由是Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗。
（5）第一次浓度过大会使部分Li+沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成，所以流程中两次使用了Na2CO3溶液，第一次浓度小，第二次浓度大。
（6）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气是因为在加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量发生水解反应生成LiOH，它受热分解生成Li2O，电解时产生O2。因此制取的氯气中常含有少量的O2。
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