Question

【題目】鋰輝石是我國重要的鋰資源之一，其主要成分為 Li2O、SiO2、Al2O3 以及含有少量 Na+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子。工業(yè)上用鋰輝石制備金屬鋰的工藝流程如下：

已知：①部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的 pH 見下表：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Ca(OH)2	Mg(OH)2
完全沉淀的pH	5.2	9.6	3.2	13.1	10.9

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。

③有水存在時，LiCl 受熱可發(fā)生水解。

回答下列問題：

(1)為提高“酸浸”速率，上述流程中采取的措施有_____。

(2)濾渣 I 的主要成分是_____。濾渣 II 的主要成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3。“氧化” 和“除雜”步驟主要除去的離子有_________。

(3) “沉鋰”過程中發(fā)生反應的離子方程式是_____。用熱水洗滌 Li2CO3 固體，而不用冷水洗滌，其原因是_____。

(4)設計簡單的實驗方案實現由過程 a 制取固體 LiCl：_____。

(5)工業(yè)上實現過程 b 常用的方法是_____。

(6)Li 可用于制備重要還原劑四氫鋁鋰（LiAlH4）。在有機合成中，還原劑的還原能力常用“有效氫”表示，其含義為 1克還原劑相當于多少克 H2 的還原能力。LiAlH4 的“ 有效氫”為_____（保留 2 位小數）。

Answer 1

【答案】將礦石粉粹成礦粉，使用較濃的硫酸 SiO2 Fe2+、Ca2+、Mg2+ 2Li+ + CO32- = Li 2CO3↓ Li2CO3 在水中溶解度隨著溫度升高而減小，用熱水洗滌可降低其溶解度，減少損耗 用足量鹽酸溶解，在 HCl 氣流中蒸干 電解法 0.21

【解析】

礦粉的主要成分為 Li2O、SiO2、Al2O3 以及含有少量 Na+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+等金屬離子，加入95%的濃硫酸進行酸浸，只有SiO2不溶而成為濾渣I，濾液中加入CaCO3調pH，此時Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，Al3+轉化為Al(OH)3沉淀，此為濾渣II的主要成分；加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，再加入石灰乳、Na2CO3溶液，Fe3+、Ca2+、Mg2+轉化為沉淀，成為濾渣Ⅲ的主要成分。此時所得濾液中的陽離子主要為Li+、Na+等，蒸發(fā)濃縮、加入飽和Na2CO3溶液，Li+轉化為Li2CO3沉淀，再用鹽酸溶解并在HCl氣流中蒸干，即可獲得無水LiCl，再熔融電解即可得到Li。

(1)為提高“酸浸”速率，可增大接觸面積、升溫、適當增大濃度、不斷攪拌等，因此上述流程中采取的措施有將礦石粉粹成礦粉，使用較濃的硫酸。答案為：將礦石粉粹成礦粉，使用較濃的硫酸；

(2)加入硫酸溶解，只有SiO2不溶，所以濾渣 I 的主要成分是SiO2。濾渣 II 的主要成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3。“氧化”時，將Fe2+轉化為Fe3+，“除雜”時，將Ca2+、Mg2+轉化為沉淀，所以步驟主要除去的離子有Fe2+、Ca2+、Mg2+。答案為：SiO2；Fe2+、Ca2+、Mg2+；

(3) “沉鋰”過程中Li+與CO32-反應生成Li 2CO3沉淀，發(fā)生反應的離子方程式是2Li+ + CO32- = Li 2CO3↓。因為Li2CO3 在水中溶解度隨著溫度升高而減小，所以用熱水洗滌 Li2CO3 固體，而不用冷水洗滌，其原因是Li2CO3 在水中溶解度隨著溫度升高而減小，用熱水洗滌可降低其溶解度，減少損耗。答案為：2Li+ + CO32- = Li 2CO3↓；Li2CO3 在水中溶解度隨著溫度升高而減小，用熱水洗滌可降低其溶解度，減少損耗；

(4)將Li 2CO3轉化為LiCl，則需加入鹽酸，同時防止Li+大量水解，簡單的實驗方案為：用足量鹽酸溶解，在 HCl 氣流中蒸干。答案為：用足量鹽酸溶解，在 HCl 氣流中蒸干；

(5)由LiCl制Li，可采用熔融電解的方法，所以工業(yè)上實現過程 b 常用的方法是電解法。答案為：電解法；

(6)在LiAlH4中，H顯-1價，作還原劑后，失電子轉化為H+，由此可得出LiAlH4與H2關系為：LiAlH4—8e-—4H2，LiAlH4的“有效氫”為=0.21。答案為：0.21。