Question

         [化學一選修2:化學與技術](15分）已知：

①工業上用硫酸與-鋰輝礦(LiAlSi₂O₆和少量鈣鎂雜質)反應，生成Li₂SO₄、MgSO₄ 等，最終制備金屬鋰。

②氫氧化鋰在一定溫度下可轉化為氧化鋰。 用-鋰輝礦與硫酸等物質制備金屬鋰的工業流程如下圖：

請回答：

(1)沉淀Y的主要成分的化學式是____________。

(2)流程中使用了不同濃度的Na₂CO₃溶液，從物質溶解度大小的角度解釋其使用的原因____________

(3 )操作1涉及的實驗方法是__________________。

(4 )寫出用鋁粉還原法制取金屬鋰的化學反應方程式。________________________

(5) LiCl溶液加熱蒸干后，所得固體在熔融狀態下電解制備鋰。電解時產生的氯氣中混 有少量氧氣，產生氧氣的原因是__________________

(6) 目前電池通常使用金屬鋰的優點是__________________

 

Answer 1

【答案】

(1) Li₂CO₃（2分）

(2) CaCO₃ 的溶解度小于Li₂CO₃，加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；（2分） 加飽和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺轉化生成Li₂CO₃沉淀。（2分）

(3) 過濾  洗滌（2分）    (4)2Al+3Li₂O6Li + Al₂O₃  （2分）

（5）LiCl溶液在加熱蒸干過程中有部分LiOH生成，LiOH受熱分解為Li₂O，熔融的Li₂O電解生成氧氣。（3分） 

（6）鋰的質量輕，負電位高、比能量高；鋰電池為可充電綠色環保電池。（2分，其它合理答案也給分）

【解析】本題以工業制鋰為載體考查了沉淀溶解平衡，水解、原電池和電解等相關原理

（1）硫酸鋰和碳酸鈉飽和溶液反應，生成碳酸鋰沉淀和硫酸鈉，根據Y灼燒的產物是氧化鋰可知， Y是碳酸鋰。

（2）X是氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀，由于CaCO₃ 的溶解度小于Li₂CO₃，加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；而后來加飽和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺轉化生成Li₂CO₃沉淀。

（3）從溶液中分離出固體的方法應是過濾，過濾后晶體必須洗滌。

（4）在加熱的條件下，鋁可以發生鋁熱反應，方程式為2Al+3Li₂O6Li + Al₂O₃。

（5）混有O₂的原因必須從反應物特征入手尋找，由于加熱蒸干LiCl溶液可獲得固體，但是由于LiCl受熱易水解成LiOH，LiOH受熱分解產生的Li₂O電解時會產生O₂。

（6）鋰的質量輕，負電位高、比能量高，且鋰電池為可充電綠色環保電池。