Question

【化学一选修2化学与技术】（15分）

       已知：①工业上用硫酸与锂辉矿（LiA1Si₂O₆和少量钙镁杂质）反应，生成Li₂SO₄、MgSO₄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下：

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浓度不同的原因是        。

       （3）操作I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

（1）Li₂CO₃（2分）

（2）加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；（2分）

加饱和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺转化生成Li₂CO₃沉淀。（1分）（其他合理答案参照给分）

(3)过滤、洗涤（各1分）

（4）3 Li₂O +4Al2 Al₂O₃+3Li（3分）

（5）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。（3分）

（6）锂的密度小，质能比高；锂电池为可充电绿色环保电池。（2分，其它合理答案也给分）

解析:（1）硫酸锂和碳酸钠反应的生成物是硫酸钠和碳酸锂，根据Y灼烧的产物是氧化锂可知，Y是碳酸锂。

（2）第一次用稀碳酸钠溶液，是为了防止生成碳酸锂，同时又可以除去钙离子。而第二次是为了生成碳酸锂，所以浓度要大。

（3）从溶液中分离出固体的方法应是过滤，过滤后晶体必须洗涤。

（4）在加热的条件下，铝可以发生铝热反应，方程式为3 Li₂O +4Al2 Al₂O₃+3Li。

（5）电解池中氯离子在阳极放电，有氧气生成，说明氧离子在阳极也放电，这是由于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）锂的密度小，质能比高；锂电池为可充电绿色环保电池。