Question

    [化學(xué)一選修2:化學(xué)與技術(shù)](15分）已知：
①工業(yè)上用硫酸與-鋰輝礦(LiAlSi₂O₆和少量鈣鎂雜質(zhì))反應(yīng)，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(zhuǎn)化為氧化鋰。用-鋰輝礦與硫酸等物質(zhì)制備金屬鋰的工業(yè)流程如下圖：

請(qǐng)回答：
(1)沉淀Y的主要成分的化學(xué)式是____________。
(2)流程中使用了不同濃度的Na₂CO₃溶液，從物質(zhì)溶解度大小的角度解釋其使用的原因____________
(3 )操作1涉及的實(shí)驗(yàn)方法是__________________。
(4 )寫出用鋁粉還原法制取金屬鋰的化學(xué)反應(yīng)方程式。________________________
(5) LiCl溶液加熱蒸干后，所得固體在熔融狀態(tài)下電解制備鋰。電解時(shí)產(chǎn)生的氯氣中混有少量氧氣，產(chǎn)生氧氣的原因是__________________
(6) 目前電池通常使用金屬鋰的優(yōu)點(diǎn)是__________________

Answer 1

(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(zhuǎn)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(zhì)量輕，負(fù)電位高、比能量高；鋰電池為可充電綠色環(huán)保電池。（2分，其它合理答案也給分）

本題以工業(yè)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(guān)原理
（1）硫酸鋰和碳酸鈉飽和溶液反應(yīng)，生成碳酸鋰沉淀和硫酸鈉，根據(jù)Y灼燒的產(chǎn)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(zhuǎn)化生成Li₂CO₃沉淀。
（3）從溶液中分離出固體的方法應(yīng)是過濾，過濾后晶體必須洗滌。
（4）在加熱的條件下，鋁可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)，方程式為2Al+3Li₂O6Li + Al₂O₃。
（5）混有O₂的原因必須從反應(yīng)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(chǎn)生的Li₂O電解時(shí)會(huì)產(chǎn)生O₂。
（6）鋰的質(zhì)量輕，負(fù)電位高、比能量高，且鋰電池為可充電綠色環(huán)保電池。