Question

【題目】四氫鋁鋰(LiAlH4)常作有機(jī)合成的重要還原劑。以輝鋰礦(主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量Fe2O3)為原料合成四氫鋁鋰的流程如下：

已知：①幾種金屬氫氧化物沉淀的pH如下表所示：

物質(zhì)	Fe(OH)3	Al(OH)3
開始沉淀的pH	2.3	4.0
完全沉淀的pH	3.7	6.5

②常溫下，Ksp(Li2CO3)＝2.0×10-3，Li2CO3在水中溶解度隨著溫度升高而減小。

回答下列問題：

(1)上述流程中，提高“酸浸”速率的措施有______________________________________、______________________________________________________________________________(寫兩條)；加入CaCO3的作用是__________________，“a”的最小值為___________。

(2)設(shè)計(jì)簡單方案由Li2CO3制備LiCl：__________。

(3)寫出LiH和AlCl3反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________(條件不作要求)。

(4)用熱水洗滌Li2CO3固體，而不用冷水洗滌，其目的是________________；檢驗(yàn)碳酸鋰是否洗凈的實(shí)驗(yàn)方法是_____________________。

(5)在有機(jī)合成中，還原劑的還原能力通常用“有效氫”表示，其含義是1克還原劑相當(dāng)于多少克氫氣的還原能力。LiAlH4的“有效氫”為_________________(結(jié)果保留2位小數(shù))。

Answer 1

【答案】粉碎礦石 加熱 調(diào)節(jié)pH使Al3＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化成氫氧化物 6.5 用鹽酸溶解，在氯化氫氣流中蒸干溶液 AlCl3＋4LiH===LiAlH4＋3LiCl 減少碳酸鋰的損失 取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液和稀硝酸(或其他合理答案) 0.21

【解析】

輝鋰礦（主要成分是Li2OAl2O34SiO2，含少量Fe2O3）為原料合成四氫鋁鋰，礦粉中加入濃硫酸然后過濾，得到的濾渣1為脈石，濾液1中含有硫酸鐵、硫酸鋁、硫酸鋰和硫酸，向?yàn)V液1中加入碳酸鈣，碳酸鈣和氫離子反應(yīng)從而調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，濾液2中含有硫酸鋰和硫酸鈣，向?yàn)V液2中加入碳酸鈣，得到碳酸鋰沉淀和濾液3，電解氯化鋰得到Li，Li和氫氣化合得到LiH，LiH和氯化鋁在一定條件下反應(yīng)生成LiAlH4，據(jù)此分析作答。

(1)加硫酸從礦石中浸出，如粉碎礦石、提高硫酸濃度、加熱等措施可以提高反應(yīng)速率。加入碳酸鈣中和溶液中的酸，使鐵、鋁離子完全生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀。

(2)在氯化氫中蒸干氯化鋰溶液，類似從海水中提取氯化鎂。

(3)氯化鋁與氫化鋰反應(yīng)生成四氫鋁鋰和氯化鋰。

(4)依題意，碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌碳酸鋰，可以減少碳酸鋰損失。沉淀表面有硫酸鈉，檢驗(yàn)SO42-可判斷沉淀是否洗凈。

(5)由題給信息可知，還原劑的還原能力實(shí)指失電子數(shù)。

(1)加硫酸從礦石中浸出，如粉碎礦石、提高硫酸濃度、加熱等措施可以提高反應(yīng)速率。加入碳酸鈣中和溶液中的酸，使鐵、鋁離子完全生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀。從表格信息看，調(diào)節(jié)pH最小值為6.5，確保鋁離子完全沉淀。

(2)在氯化氫中蒸干氯化鋰溶液，類似從海水中提取氯化鎂。

(3)氯化鋁與氫化鋰反應(yīng)生成四氫鋁鋰和氯化鋰，方程式為AlCl3＋4LiH===LiAlH4＋3LiCl。

(4)依題意，碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌碳酸鋰，可以減少碳酸鋰損失。沉淀表面有硫酸鈉，檢驗(yàn)SO42-可判斷沉淀是否洗凈。檢驗(yàn)碳酸鋰是否洗凈的實(shí)驗(yàn)方法：取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液和稀硝酸(或其他合理答案)。

(5)由題給信息可知，還原劑的還原能力實(shí)指失電子數(shù)，1 mol LiAlH4能提供8 mol電子，相當(dāng)于4 mol H2，LiAlH4的有效氫為8 g/38 g≈0.21。