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.� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．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粒的目的是增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率
（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”、“氧化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0-6.5，沉淀部分杂质离子，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⁺．H₂O₂发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O
（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓．

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⁺沉淀；
_^（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．

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：增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率；
（2）所给三种物质中，只有CaCO₃能够降低溶液的酸度，提高溶液的pH到6.0～6.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，
故答案为：石灰石；
（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-，H₂O₂发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（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↓．

点评钠、铝、铁、铜及其化合物是日常生活中非常重要的物质，特别是铝、铁在国民经济中占有极其重要的地位．命题的重点将是钠及其化合物（特别是Na₂O₂、Na₂CO₃、NaHCO₃）的性质、铝及其化合物的两性、Fe²⁺与Fe³⁺之间的转化关系、铜的冶炼及Cu（OH）₂的性质等．估计以后高考试题将会在选择题中以离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等角度考查金属元素及其化合物的性质，也会在非选择题中以金属元素的性质为载体，通过推断题、实验题，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力．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．

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18．对下列各种溶液中所含离子的判断合理的是（　　）

	A．	某无色溶液中可能含：SO₄^2-、Br^-、OH^-、Ba²⁺
	B．	使紫色石蕊试液变红色的溶液中可能含：K⁺、Na⁺、Ba²⁺、HCO₃^-
	C．	某溶液中，加铝粉有氢气放出，溶液中可能含：K⁺、Na⁺、H⁺、NO₃^-
	D．	在c（H⁺）=10^-14mol/L的溶液中可能含：Na⁺、AlO^2-、CO₃^2-、SO₃^2-

14．某铜矿石主要含Cu₂（OH）₂CO₃，还含少量Fe、Si的化合物．实验室以此铜矿石为原料制备CuSO₄•5H₂O及CaCO₃，部分步骤如下：

请回答下列问题：
（1）溶液A除含有Cu²⁺外，还可能含有的金属离子有Fe²⁺、Fe³⁺（填离子符号），验证所含离子所用的试剂是酸性高锰酸钾溶液、KSCN溶液．
（2）可用生成的CO₂制取优质碳酸钙．制备时，先向氯化钙溶液中通入氨气，再通入CO₂．
①实验室通常采用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取氨气．某学习小组选取如图1所给部分装置制取并收集纯净的氨气．

如果按气流方向连接各仪器接口，你认为正确的顺序为a→g、h→e、d→i．其中与i相连漏斗的作用是防止倒吸．
②实验室中还可用固体氢氧化钠和浓氨水制取少量氨气，图2中最适合完成该实验的简易装置是A（填编号）
（3）测定铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃质量百分含量的方法是：a．将1.25g铜矿石制取的CuSO₄•5H₂O于锥形瓶中，加入适量水完全溶解；b．向溶液中加入100mL0.25mol/L的氢氧化钠溶液使Cu²⁺完全沉淀；c．过滤；d．滤液中的氢氧化钠溶液用0.5mol/L盐酸滴定至终点，耗用10mL盐酸．则铜矿石中Cu₂（OH）₂CO₃质量分数为88.8%．

1．某小组同学探究H₂O₂、H₂SO₃、Br₂氧化性强弱，设计如下实验（夹持仪器已略去，装置的气密性已检验）．
请回答下列问题：
（1）写出仪器A的名称：球形冷凝管；

（2）实验记录如下：

步骤	实验操作	实验现象	实验结论
Ⅰ	打开活塞a，逐滴加入H₂SO₃溶液至过量	烧瓶内溶液由橙黄色变为无色	Br₂的氧化性大于H₂SO₃
Ⅱ	向步骤Ⅰ所得溶液中逐滴加入H₂O₂溶液	刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色	H₂O₂的氧化性大于Br₂

（3）步骤Ⅱ中，开始时颜色无明显变化的原因是（写出一条即）步骤1的H₂SO₃有过量，H₂O₂先和H₂SO₃反应；写出步骤Ⅱ中反应的离子方程式H₂SO₃+H₂O₂=2H⁺+SO₄^2-+H₂O、2H⁺+2Br^-+H₂O₂=Br₂+2H₂O；
（4）实验室常用Cl₂通入NaBr溶液中制得单质溴，工业上常用电解饱和食盐水制备Cl₂，装置如图所示，利用该装置，工业上除得到氯气外，还可以得到NaOH，H₂（填化学式）；装置中的离子交换膜Na⁺可以通过而OH^-不能通过，的目的是避免Cl₂与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量和纯度．

11．碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题．请回答：
（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少对环境的污染．已知如下信息：
Ⅰ、

Ⅱ．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁；
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1
①△H₁=+183kJ/mol．
②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式N₂（g）+2NO=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol．
（2）在催化剂作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇，在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）．△H＜0．CO₂（g）和CH₃OH（g）的物质的量随时间变化的曲线如图一所示：
①从反应开始到平衡，H₂O的平均反应速率v（H₂O）=0.0375mol/（L．min）．此反应的平衡常数为$\frac{64}{3}$．
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是BD（填序号）
A．升高温度
B．将CH₃OH（g）及时液化移出
C．选择高效催化剂
D．再充入1molCO₂和4molH₂
（3）用间接电化学法除去NO的过程，如图二所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：2S₂O₄^2-+2NO+2H₂O=N₂+4HSO₃^-．
（4）①工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c（SO₃^2-）较小的是NH₄HSO₃，用文字和化学用语解释原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-电离，溶液中SO₃^2-浓度减小．
②废气中的SO₂可用NaOH溶液吸收，吸收SO₂后的碱性溶液还可用于C1₂的尾气处理，吸收C1₂后的溶液仍呈强碱性．则吸收C1₂后的溶液中一定存在的阴离子有OH^-、SO₄^2-、Cl^-；还可能存在SO₃^2-，取该溶液于试管中，滴加黄色的溴水，得到无色溶液．此实验不能证明溶液中含有SO₃^2-，理由是：Br₂+2OH^-=BrO^-+Cl^-+H₂O．（用离子方程式表示）

18．工业上产生的氮氧化物可用天然气来处理．
Ⅰ．已知：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁
        N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H₂
        H₂O（l）=H₂O（g）△H₃
        CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=△H₁-△H₂+2△H₃（用△H₁、△H₂、△H₃）
Ⅱ．在温度为T₁℃和T₂℃时，分别将0.50molCH₄和1.2molNO₂充入体积固定的2L密闭容器中，发生上述可逆反应，测得不同时刻的n（CH₄）数据如下表：

温度	时间/min n/mol	0	10	20	40	50
T1℃	n（CH4）	0.50	0.35	0.25	0.10	0.10
T2℃	n（CH4）	0.50	0.30	0.18	0.15	0.15

（1）分析上表中数据，下列说法正确的是BC
A．T₁℃、前10min，V（NO₂）=0.03mol/（L•min）
B．T₁℃、反应达化学平衡状态时，CH₄的转化率为80%
C．T₂℃、反应在40min时处于平衡状态
D．T₁＞T₂
（2）反应的平衡常数K（T₁）＞K（T₂），△H＜0，理由是由表中数据可知，T₂时反应速率较大，所以T₁＜T₂；升高温度平衡逆向移动，可知K（T₁）＞K（T₂），所以正反应放热．
（3）T₁℃时反应的平衡常数K为3.2．
（4）反应在T₁℃下进行，50min时，向平衡后的容器中再通入0.10molCH₄和0.40molNO₂，在下图中画出恒温，重新达到平衡过程中n（CH₄）随时间变化的曲线（只要求画出n（CH₄）的变化趋势，不需要准确画出再次平衡后n（CH₄）．
Ⅲ．NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理见下图．该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为NO₂-e^-+NO₃^-=N₂O₅．

15．有关电解质溶液的叙述，下列说法中正确的是（　　）

	A．	0.2 mol•L^-1氨水中，c（OH^-）与c（NH₄⁺）相等
	B．	0.1 mol/L的Na₂S溶液中，c（OH^-）=c（H⁺）+c（HS^-）+c（H₂S）
	C．	pH=3的一元酸和pH=11的一元碱等体积混和后的溶液中一定是c（OH^-）=c（H⁺）
	D．	10mL0.02mol•L^-1HCl溶液与10mL0.02mol•L^-1Ba（OH）₂溶液充分混合，若混合后溶液的体积为20 mL，则溶液的pH=12

16．如图表示配制一定物质的量浓度的Na₂S0₄溶液的部分操作，其中错误的是（　　）

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