氫氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
開(kāi)始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
溫度/℃ | 0 | 10 | 20 | 50 | 75 | 100 |
Li2CO3的溶解度/g | 1.539 | 1.406 | 1.329 | 1.181 | 0.866 | 0.728 |
分析 β-鋰輝礦(主要成分為L(zhǎng)iAlSi2O6,還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì))為原料來(lái)制取金屬鋰,加入過(guò)量濃硫酸溶解β-鋰輝礦,加入碳酸鈣除去過(guò)量的硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=5,使鐵離子和鋁離子沉淀完全,加入水洗過(guò)濾洗去礦泥,然后加入氫氧化鈣和碳酸鈉沉淀鎂離子和鈣離子,過(guò)濾得到溶液中主要是鋰離子的溶液,蒸發(fā)濃縮,加入碳酸鈉沉淀鋰離子生成碳酸鋰,洗滌后加入鹽酸溶解得到純凈的氯化鋰溶液,加熱蒸干得到氯化鋰,電解熔融氯化鋰得到金屬鋰.
(1)根據(jù)元素的化合價(jià)將Li、Al、Si寫(xiě)成氧化物形式,中間用•連接即可;
(2)根據(jù)工藝流程可知,加入碳酸鈣目的是除去硫酸,調(diào)節(jié)溶液pH,除去鐵離子、鋁離子;
(3)反應(yīng)Ⅲ要除去鎂離子,加入過(guò)量氫氧化鈣后生成氫氧化鎂沉淀,然后用碳酸鈉除去過(guò)量的鈣離子雜質(zhì),所以沉淀為氫氧化鎂、碳酸鈣,據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式;
(4)分離出不溶物方法為過(guò)濾;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,Li2CO3在較高溫度下溶解度小,用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗;
(5)將氯化鋰溶液蒸干的過(guò)程中還需不斷通入HCl氣體是抑制LiCl的水解,防止生成LiOH;
(6)根據(jù)蒸干LiCl溶液時(shí),LiCl有少量水解生成LiOH,氫氧化鋰部分分解生成氧化鋰,電解時(shí)會(huì)生成氫氣.
解答 解:(1)將硅酸鹽改為氧化物形式的方法為:依次將各元素寫(xiě)成氧化物形式,中間用“•”連接,同時(shí)要注意氧化物先后順序,為L(zhǎng)i2O•Al2O3•4SiO2,
故答案為:Li2O•Al2O3•4SiO2;
(2)由(1)改寫(xiě)可知,β-鋰輝礦在加入過(guò)量濃硫酸后,只有SiO2不溶,同時(shí)Fe2+被氧化為Fe3+,并生成CaSO4沉淀,所以溶液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Li+等離子,依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍仨毘ルs質(zhì)離子,故在反應(yīng)Ⅱ中加入碳酸鈣的作用為:除去反應(yīng)Ⅰ中過(guò)量的H2SO4;控制pH,使Fe3+、Al3+完全沉淀,
故答案為:除去反應(yīng)Ⅰ中過(guò)量的H2SO4;控制pH,使Fe3+、Al3+完全沉淀;
(3)利用題干信息知反應(yīng)Ⅲ要除去Mg2+,但在加入沉淀劑Ca(OH)2時(shí)會(huì)引入大量Ca2+,故還需加入Na2CO3除去Ca2+,即沉淀A為Mg(OH)2沉淀與CaCO3沉淀的混合物,反應(yīng)的離子方程式為:Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓、Ca2++CO32-═CaCO3↓,
故答案為:Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓、Ca2++CO32-═CaCO3↓;
(4)實(shí)驗(yàn)室里分離固液混合物的操作是過(guò)濾,由題中給出Li2CO3的溶解度與溫度的關(guān)系,可知洗滌Li2CO3沉淀要使用熱水,Li2CO3在較高溫度下溶解度小,用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗,
故答案為:熱水;Li2CO3在較高溫度下溶解度小,用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗;
(5)將氯化鋰溶液蒸干的過(guò)程中還需不斷通入HCl氣體,其作用是:抑制LiCl的水解,防止生成LiOH,同時(shí)HCl可帶走水蒸氣,
故答案為:抑制LiCl的水解,防止生成LiOH,同時(shí)HCl可帶走水蒸氣;
(6)由有氧氣產(chǎn)生可逆推知可能的原因:加熱蒸干LiCl溶液時(shí),LiCl有少量水解生成LiOH,受熱分解生成Li2O,電解時(shí)產(chǎn)生O2,
故答案為:加熱蒸干LiCl溶液時(shí),LiCl有少量水解生成LiOH,受熱分解生成Li2O,電解時(shí)產(chǎn)生O2 ;
點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)上以β-鋰輝礦制取金屬鋰的方法,題目難度中等,試題涉及了化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的分離與提純、離子方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí),合理分析題中工藝流程是解題關(guān)鍵.
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 硒化氫很穩(wěn)定 | |
B. | 硒化氫的水溶液顯弱酸性 | |
C. | 非金屬性比硫弱 | |
D. | 其最高價(jià)氧化物的水化物酸性強(qiáng)于砷弱于溴 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | pH=1的溶液中:$NH_4^+、N{a^+}、F{e^{3+}}、SO_4^{2-}$ | |
B. | 含有大量$AlO_2^-$的溶液中:$N{a^+}、{K^+}、HCO_3^-、NO_3^-$ | |
C. | 中性溶液中:${K^+}、A{l^{3+}}、C{l^-}、SO_4^{2-}$ | |
D. | Na2S溶液中:$SO_4^{2-}、{K^+}、C{u^{2+}}、C{l^-}$ |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題
陽(yáng)離子 | Fe3+ | Fe2+ | Mg2+ | Al3+ | Cr3+ |
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH | 2.7 | 7.6 | 9.0 | -- | -- |
沉淀完全時(shí)的pH | 3.7 | 9.6 | 11.0 | 8 | 9(>9溶解) |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題
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