题目内容

【题目】工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如下:

已知:

①锂辉石的主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2,其中含少量Ca、Mg元素。

②Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4(浓) Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O

③某些物质的溶解度(s)如下表所示。

T/℃

20

40

60

80

s(Li2CO3)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

s(Li2SO4)/g

34.2

32.8

31.9

30.7

(1)从滤渣Ⅰ中分离出Al2O3的流程如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式______。

(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)________________________________________________。

(3)最后一个步骤中,用“热水洗涤”的原因是______________________________。

(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下:

a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。

b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3。

①a中,阳极的电极反应式是_________________________

②电解后,LiOH溶液浓度增大的原因_________________,b中生成Li2CO3反应的化学方程式是___________________________________________。

(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,试写出该电池放电时的正极反应:__________________。

【答案】 Al3+ + 3NH3·H2O == Al(OH)3 ↓+ 3NH4+ Ca(OH)2Ca2++2OH-,Mg2+与OH-结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,导致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀 Li2CO3的溶解度随温度升高而减小 2Cl-—2e-==Cl2 阴极氢离子放电,锂离子向阴极移动 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3 ↑ FePO4+Li++ e- = LiFePO4

【解析】本题考查化学化学工艺流程,(1)根据流程,生成沉淀,需要加入过量试剂a,因为Al(OH)3溶于强碱,不溶于弱碱,因此试剂a为NH3·H2O,发生的离子反应方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;(2)石灰乳中存在Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Ca(OH)2属于微溶物,Mg(OH)2属于难溶物,Mg2+结合Ca(OH)2电离产生的OH-生成更难溶的Mg(OH)2,使平衡向右移动,生成氢氧化镁沉淀;(3)根据流程图,制备Li2CO3,根据信息③中溶解度,Li2CO3溶解度随着温度的升高而降低,因此热水洗涤的目的是减少Li2CO3的损失;(4)①根据电解原理,阳极上应是阴离子放电,因此电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;②根据电解原理,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳离子向阴极移动,因此LiOH浓度增大;根据b提供信息,HCO3-与OH-反应生成CO32-和H2O,碳酸锂溶解度较小,因此生成碳酸锂的化学反应方程式为:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3 ↑;(5)根据原电池的工作原理,正极上发生还原反应,得到电子,因此FePO4在正极上发生反应,即正极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4。

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(1)A元素的氢化物水溶液能使酚酞变红的原因用电离方程式解释为_____________。

(2)同温同压下,将a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体先后通入一盛水的烧杯中,若所得溶液的pH=7,则a_________b(填“>"或“<”或“=”)。

(3)常温下,相同浓度F、G简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,F、G两元素先后沉淀,F(OH)n完全沉淀的pH是4.7,G(OH)n完全沉淀的pH是2.8,则在相同条件下,溶解度较大的是:___(填化学式)。

(4)A与B可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有:_______________。

①酸雨 ②温室效应 ③光化学烟雾 ④臭氧层破坏

(5)A和C组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是______。

(6)用电子式表示B,C形成化合物C2B2的过程_______________。

(7)已知一定量的E单质能在B2(g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如下图所示:请写出一定条件下EB2(g) 与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式__________________。

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