Question

[化学一选修2：化学与技术]
已知：①工业上用硫酸与β-锂辉矿（LiAlSi₂O₆和少量钙镁杂质）反应，生成Li₂S0₄、MgS0₄等，最终制备金属锂．
②氢氧化锂在一定温度下可转化为氧化锂． 用β-锂辉矿与硫酸等物质制备金属锂的工业流程如图：

请回答：
（1）沉淀Y的主要成分的化学式是

 

．
（2）流程中使用了不同浓度的Na₂CO₃溶液，从物质溶解度大小的角度解释其使用的原因

 

（3）操作1涉及的实验方法是

 

．
（4）写出用铝粉还原法制取金属锂的化学反应方程式．

 

（5）LiCl溶液加热蒸干后，所得固体在熔融状态下电解制备锂．电解时产生的氯气中混有少量氧气，产生氧气的原因是

 

（6）目前电池通常使用金属锂的优点是

 

．

Answer 1

考点：常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,原电池和电解池的工作原理,制备实验方案的设计

专题：电化学专题,几种重要的金属及其化合物

分析：本题是工业上用硫酸与β-锂辉矿反应，生成不溶于酸的硅铝化合物和含少量钙镁离子的硫酸锂溶液，然后除去滤液中的钙镁离子，得到较为纯净的硫酸锂，再将溶液中锂离子转化为溶解度较小碳酸锂，通过恰当方法最终得到单质锂．
（1）加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li⁺转化生成Li₂CO₃沉淀；
（2）根据CaCO₃的溶解度比Li₂CO₃小；
（3）操作1涉及的实验方法是滤去未与盐酸反应的Li₂CO₃；
（4）类似以前学的铝热反应，铝作还原剂；
（5）LiCl溶液加热蒸干，LiCl水解生成的LiOH，受热分解产生Li₂O，电解Li₂O的熔融物得到氧气；
（6）电压高．比能量大．也就是电量大．耐用．循环次数多．质量好的1000次没有问题．无记忆效应．自放电少．绿色环保．使用温度范围宽；

解答： 解（1）加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li⁺转化生成Li₂CO₃沉淀，沉淀Y的主要成分的化学式是Li₂CO₃，故答案为：Li₂CO₃；
（2）CaCO₃的溶解度比Li₂CO₃小，所以用Na₂CO₃溶液沉淀Li⁺所用的浓度比沉淀Ca²⁺所用的浓度大，
故答案为：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，加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li⁺转化生成Li₂CO₃沉淀．；
（3）盐酸与Li₂CO₃反应的离子方程式Li₂CO₃+2H⁺=2Li⁺+H₂O+CO₂↑，操作1涉及的实验方法是滤去未与盐酸反应的Li₂CO₃，故答案为：过滤洗涤；
（4）用铝粉还原法制取金属锂的反应类似以前学的铝热反应，铝作还原剂，化学反应方程式：2Al+3Li₂O

加热  .

6Li+Al₂O₃，故答案为：2Al+3Li₂O

加热  .

6Li+Al₂O₃；
（5）LiCl溶液加热蒸干，LiCl水解生成LiOH，受热分解产生Li₂O，实际上电解的是LiCl和Li₂O的熔融混合物，熔融的Li₂O电解生成氧气，
故答案为：LiCl溶液在加热蒸干过程中有部分LiOH生成，LiOH受热分解为Li₂O，熔融的Li₂O电解生成氧气．
（6）电压高，常用的手机电池在3.7V．普通的碱性电池1.5V．比能量大．也就是电量大．耐用．循环次数多．质量好的1000次没有问题．无记忆效应．自放电少．绿色环保．使用温度范围宽；
故答案为：锂的质量轻，负电位高、比能量高；锂电池为可充电绿色环保电池．

点评：本题主要考查物质的分离、电解原理、盐类的水解等，难度中等，掌握实验的原理是解题的关键．