Question

【題目】鋰、錳兩種金屬用途很廣。

（1）手機電池中存在LiMnO2，已知鋰元素顯+1價，則錳元素的化合價為___。電池充電時是將電能轉化為__（填字母）：A．機械能 B．化學能 C．熱能

（2）鋰、錳的碳酸鹽也有廣泛的用途。

Ⅰ.粗碳酸鋰（含有Na+、K+、Ca2+等雜質離子）制備高純碳酸鋰的工藝流程如下：（已知碳酸鋰能與水、二氧化碳反應生成碳酸氫鋰，碳酸氫鋰不穩定，受熱后會分解為碳酸鋰）

碳酸鋰易溶于水，碳酸鋰溶解度與溫度的關系見下表：

溫度/℃	0	20	40	60	80	100
溶解度/g	1.54	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72

①漿料“酸化”時，溫度不宜超過25℃的主要原因是______。判斷酸化過程已經結束的明顯現象為______。

②“蒸發”時主要反應的化學方程式為______。母液循環次數對純度、產率的影響如圖1所示，循環不宜超過______次，主要原因是______。

③為了獲得較多高純Li2CO3，過濾Ⅱ后用______（填“熱水”或“冷水”）洗滌沉淀2-3次，并干燥。其原因是____。

Ⅱ.MnCO3可用作電訊器材元件材料,還可用作瓷釉、顏料及制造錳鹽的原料。實驗室模擬以MnO2為原料生產MnCO3的工藝流程如下:

已知：MnCO3難溶于水和乙醇，受熱易分解。

①檢驗水洗是否完全的方法是______。

②水洗結束后，用乙醇洗滌的目的是______。

③MnCO3在空氣中加熱易轉化為不同價態的錳的氧化物，其固體殘留率隨溫度的變化如下圖所示。通過計算可知，300℃時，剩余固體中n(Mn)∶n(O)=1:2，即可認為A物質化學式為MnO2，同時測得反應生成了二氧化碳，請寫出0～300℃發生反應的化學方程式______。圖中點D對應固體的成分為_____(填化學式，并寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】 +3 B 溫度升高，二氧化碳的溶解性變弱，二氧化碳的利用率會降低（或溫度升高，Li2CO3的溶解度會降低，利用率會降低； 溫度升高，LiHCO3會分解，轉化率降低。任寫一個都給分） 漿料變得澄清 2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O 3 3次循環后，雜質累積，濃度變大析出，產品的純度變低 熱水，溫度越高，Li2CO3溶解度越小，熱水可減少Li2CO3的溶解 取最后一次洗滌液1～2mL于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈。 便于晶體在低溫下快速晾干 2MnCO3+O22MnO2+2CO2 MnO、Mn3O4

【解析】（1）化合物中各元素化合價的代數和為零。設LiMnO2中錳元素的化合價為x。（+1）+x+（-2）×2=0，解得x=+3。電池充電時是將電能轉化為化學能。（2）Ⅰ.①溫度升高，二氧化碳的溶解度減小，二氧化碳的利用率會降低（或溫度升高，Li2CO3的溶解度會減小，利用率會降低；或溫度升高，LiHCO3會分解，轉化率降低。）。判斷酸化過程已經結束的明顯現象為漿料變得澄清。②因為碳酸氫鋰不穩定，受熱后會分解，所以蒸發時發生反應的化學方程式為：2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O；由母液循環次數對純度、產率的影響圖可知，循環不宜超過3次，3次循環后，雜質累積，濃度變大析出，產品的純度變低。③為了獲得較多高純Li2CO3，過濾Ⅱ后用熱水洗滌沉淀2-3次，并干燥，原因是溫度越高，Li2CO3溶解度越小，熱水可減少Li2CO3的溶解。Ⅱ.①檢驗水洗是否完全的方法是取最后一次洗滌液1～2mL于試管中，向其中滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈。②水洗結束后，用乙醇洗滌的目的是因為乙醇具有揮發性，便于晶體在低溫下快速晾干。③因為300℃時，剩余固體是MnO2，同時生成二氧化碳，所以反應的化學方程式為：2MnCO3+O22MnO2+2CO2；設MnCO3的質量為115g,B點剩余固體的質量為115g×66.38%=76.337g,因為Mn元素的質量為55g,則氧元素的質量為76.337g-55g=21.337g,則n(Mn):n(O)=:=3:4，故剩余固體的成分是Mn3O4；D點剩余固體的質量為115g×61.74%=71g，根據錳元素的質量守恒知，m（Mn）=55g，則m（O）=71g-55g=16g,則n(Mn):n(O)=:=1:1,故剩余固體的成分是MnO，所以圖中點D對應固體的成分為Mn3O4和MnO。