题目内容
碳酸锂广泛应用与陶瓷和医药等领域,以锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6)为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下:![]()
已知:①2LiAlSi2O6+H2SO4(浓)
Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②Fe3+、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
③某些物质的溶解度(S)如右表![]()
请回答下列问题:
(1)锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是 。
(2)滤液a中含有Li+、SO42-,另含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+ 、Ca2+、Na+等杂质,步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0~6.5,此时沉淀的杂质离子有 。
(3)步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H2O2溶液,石灰乳和Na2CO3溶液,发生反应的离子方程式有 。
(4)步骤Ⅲ中加入饱和Na2CO3溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是 。
(5)从滤液c中可回收的主要物质是 。
(1)增大锂辉石与硫酸的接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率(2分)
(2)Al3+、Fe3+(2分) (3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,3Ca(OH)2+2Fe3+=3Ca2++2Fe(OH)3↓;
Ca(OH)2+Mg2+=Ca2++Mg(OH)2↓;Ca2++CO32-=CaCO3↓ (4分)
(4)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(2分) (5)Na2SO4(2分)
解析试题分析:(1)增大反应物的接触面积,可以加快反应速率。所以将锂辉石碎成细颗粒的目的是增大锂辉石与硫酸的接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率。
(2)由于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,所以如果加入石灰石以调节溶液的pH到6.0~6.5,此时沉淀的杂质离子有Fe3+、Al3+。
(3)由于亚铁离子的沉淀pH较大,所以必须利用氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子,以及便于除去。双氧水具有强氧化性,能氧化亚铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。石灰乳和Na2CO3溶液能分别与铁离子、镁离子以及该离子结合形成沉淀而除去,反应的离子方程式分别是3Ca(OH)2+2Fe3+=3Ca2++2Fe(OH)3↓、Ca(OH)2+Mg2+=Ca2++Mg(OH)2↓Ca2++CO32-=CaCO3↓。
(4)根据溶解度表可知,碳酸锂的溶解度随温度的升高而降低,因此用热水洗涤可减少Li2CO3的损失。
(5)根据转化图可知,在生成碳酸锂的同时,还有硫酸钠生成,所以从滤液c中可回收的主要物质是Na2SO4。
考点:考查碳酸锂制备流程图的有关判断、分析以及实验设计与评价等
丙酸的结构为CH3—CH2—COOH,丙酸盐是安全有效的防霉、防腐剂,一种以碱式碳酸锌为原料的生产工艺流程如下:![]()
| 序号 | n(丙酸)∶ n(碱式碳酸锌) | 反应温度/℃ | 丙酸锌产率/% |
| 1 | 1∶0.25 | 60 | 67.2 |
| 2 | 1∶0.25 | 80 | 83.5 |
| 3 | 1∶0.25 | 100 | 81.4 |
| 4 | 1∶0.31 | 60 | 89.2 |
| 5 | 1∶0.31 | 80 | 90.1 |
| 6 | 1∶0.31 | 100 | 88.8 |
(1)探究本实验中最佳工艺条件(见上表):反应时间2 h,用水量45 g,n(丙酸)∶n(碱式碳酸锌)=1∶
(2)本工艺采用“闭路循环”方式,除具有制备工艺简便、产率高外,还具有 的优点。
(3)某次实验时,将37.0 g丙酸溶于220 mL水中,按上述流程在上述优化的条件下制备,最终得丙酸锌49.6 g,则该次实验丙酸锌的产率为 (写出计算过程)。
丙酸的结构为CH3—CH2—COOH,丙酸盐是安全有效的防霉、防腐剂,一种以碱式碳酸锌为原料的生产工艺流程如下:![]()
| 序号 | n(丙酸)∶ n(碱式碳酸锌) | 反应温度/℃ | 丙酸锌产率/% |
| 1 | 1∶0.25 | 60 | 67.2 |
| 2 | 1∶0.25 | 80 | 83.5 |
| 3 | 1∶0.25 | 100 | 81.4 |
| 4 | 1∶0.31 | 60 | 89.2 |
| 5 | 1∶0.31 | 80 | 90.1 |
| 6 | 1∶0.31 | 100 | 88.8 |
(1)探究本实验中最佳工艺条件(见上表):反应时间2 h,用水量45 g,n(丙酸)∶n(碱式碳酸锌)=1∶
(2)本工艺采用“闭路循环”方式,除具有制备工艺简便、产率高外,还具有 的优点。
(3)某次实验时,将37.0 g丙酸溶于220 mL水中,按上述流程在上述优化的条件下制备,最终得丙酸锌49.6 g,则该次实验丙酸锌的产率为 (写出计算过程)。
磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2+、Mg2+的盐)、碳粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下:![]()
已知:2LiAl(SiO3)2 + H2SO4(浓)
Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓
| 温度/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 |
| 溶解度(Li2CO3)/g | 1.33 | 1.17 | 1.01 | 0.85 |
| 溶解度(Li2SO4)/g | 34.2 | 32.8 | 31.9 | 30.7 |
(1)从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3,如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式 。
(2)滤渣Ⅱ的主要成分是: (填化学式)。
(3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是
。
(4)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式 。
(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+Li
(1)1791年,法国医生路布兰首先获得制碱专利,以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱,该方法分三步:
①用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4;2NaCl+H2SO4
Na2SO4+2HCl↑
②用焦炭还原Na2SO4制Na2S;Na2SO4+4C
Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3;Na2S+CaCO3
Na2CO3+CaS
(2)下列说法正确的是 ( )。
| A.②③两步都是氧化还原反应 |
| B.只有第②步是氧化还原反应 |
| C.该方法对生产设备基本没有腐蚀 |
| D.该方法对环境污染较小 |