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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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

．
（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

（填“石灰石”、“氯化钙”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

．
（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为

．
（5）从母液中可回收的主要物质是

．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

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⁺；
_^（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；
（5）由元素守恒可知，母液中存在较多的Na⁺、SO₄^2-．

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：（1）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-，故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（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↓；
（5）反应后，溶液中的Na₂SO₄以及加入的过量Na₂CO₃便留在母液中，可回收的主要物质为Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄．

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．

	相对分子质量	密度/（g?cm^-3）	沸点/℃	溶解性
环己醇	100	0.9618	161	微溶于水
环己烯	82	0.8102	83	难溶于水

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