鋰被譽為“金屬味精”,以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業(yè)上常以β­鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6,還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì))為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下:

已知:部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH:

氫氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
開始沉淀pH
2.7
3.7
9.6
完全沉淀pH
3.7
4.7
11
 
請回答下列問題:
(1)寫出反應Ⅰ中有電子轉移的化學方程式_________________________;
(2)反應Ⅱ加入碳酸鈣的作用是_______________;
(3)有同學認為在反應Ⅲ中只需加入碳酸鈉溶液也能達成該步驟的目的,請闡述你的觀點和理由  ____________;
(4)上述流程蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié),若在實驗室進行該操作,當蒸發(fā)濃縮至________出現(xiàn)時,就可停止該操作。
(5)Li與Mg、Be與Al、B與Si這三對元素在周期表中處于對角線位置,相應的兩元素及其化合物的性質(zhì)有許多相似之處。這種相似性稱為對角線規(guī)則。步驟③中電解時,陽極產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氧氣,原因是___________。
(6)請設計一種從水洗后的礦泥中分離出Al2O3的流程:
(流程常用的表示方式為:


(1)2FeO+4H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
(2)除去反應Ⅰ中過量的H2SO4;控制pH,使Fe3、Al3完全沉淀
(3)不能,鎂離子不能完全除去。
(4)晶體膜
(5)加熱蒸干LiCl溶液時,LiCl有少量水解生成LiOH,受熱分解生成Li2O,電解時產(chǎn)生O2.
(6)

解析試題分析:
(1)濃硫酸有氧化性,F(xiàn)eO有還原性,二者在加熱時會發(fā)生氧化還原反應。根據(jù)質(zhì)量守恒定律和電子守恒可得該反應的方程式為:2FeO+4H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O。
(2)反應Ⅱ加入碳酸鈣的作用是除去反應Ⅰ中過量的剩余的H2SO4;調(diào)節(jié)溶液的pH,同時使Fe3、Al3完全轉化為沉淀而除去。
(3)在反應Ⅲ中只需加入碳酸鈉溶液,因為其堿性是鹽水解產(chǎn)生的,堿性不如NaOH強,而且MgCO3的溶解度比Mg(OH)2大,不能很好的把Mg2+沉淀出去。因此不能達成該步驟的目的。
(4)加熱蒸發(fā)時,只要看到大量固體析出或者僅余少量液體時,停止加熱,利用余熱把固體蒸干。
(5)步驟③中電解時,陽極產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氧氣,是因為在加熱蒸干LiCl溶液時,LiCl有少量發(fā)生水解反應產(chǎn)生了LiOH混在LiCl中。LiOH受熱分解生成Li2O,電解時產(chǎn)生了O2。
(6)水洗后的礦泥中含有Fe2O3、Al2O3、SiO2.可以先加鹽酸把Fe2O3、Al2O3溶解變?yōu)镕eCl3、AlCl3,除去難溶的SiO2.然后向溶液中加入過量的NaOH溶液,發(fā)生反應:FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O。把Fe(OH)3沉淀過濾除去,然后向濾液中通入過量的CO2氣體,發(fā)生反應NaAlO2+ CO2+2H2O= Al(OH)3↓+NaHCO3.把Al(OH)3沉淀過濾出來洗滌干凈,然后灼燒既得Al2O3。另一種方法是把礦泥用NaOH溶液處理,可以得到NaAlO2和Na2SiO3溶液,而Fe2O3不溶,過濾除去。然后向濾液中加入過量的鹽酸發(fā)生反應NaAlO2+4HCl= AlCl3+NaCl+2H2O。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl。把硅酸沉淀過濾除去,再向濾液中通入過量的氨氣,發(fā)生反應AlCl3+3NH3+3H2O= Al(OH)3↓+3NH4Cl。再把Al(OH)3沉淀過濾出來洗滌干凈,然后灼燒既得Al2O3。
考點:考查以β­鋰輝礦為原料來制取金屬鋰的反應原理及從礦泥中分離出Al2O3的方法的知識。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下圖所示:

提示:①MgCl2晶體的化學式為MgCl2·6H2O;
②MgO的熔點為2852oC,無水MgCl2的熔點為714oC。
(1)操作②的名稱是________、________、過濾。
(2)試劑a的名稱是_______________________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去?寫出實驗步驟_____________________________
_________________________________________________________________________。
(4)工業(yè)上是將氫氧化鎂轉變?yōu)槁然V,再電解氯化鎂來制取鎂單質(zhì);而不采用:加熱Mg(OH)2得到MgO,再電解熔融MgO的方法制金屬鎂,其原因是_______________________________。
(5)實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中,在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒,分別說明下列情況下使用玻璃棒的目的;
過濾時:__________________________、蒸發(fā)時:________________________

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr2O3,還含有SiO2、Al2O3等雜質(zhì),以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的過程如下圖所示。
已知:① NaFeO2遇水強烈水解。
② Cr2O72+ H2O 2CrO42+ 2H+

(1)K2Cr2O7中Cr元素的化合價是           。
(2)濾液1的成分除Na2CrO4、Na2SiO3外,還含有(填化學式)         
生成濾渣1中紅褐色物質(zhì)反應的化學方程式是。
(3)由濾液2轉化為Na2Cr2O7溶液應采取的措施是。
(4)煅燒鉻鐵礦生成Na2CrO4和NaFeO2反應的化學方程式是             。
(5)莫爾法是一種沉淀滴定法,以Na2CrO為指示劑,用標準硝酸銀溶液滴定待測液,進行測定溶液中Cl的濃度。已知:

        銀鹽
性質(zhì)
AgCl
AgBr
AgCN
Ag2CrO4
AgSCN
顏色

淺黃

磚紅

Ksp
1.34×10-6
7.1×10-7
1.1×10-8
6.5×10-5
1.0×10-6
 
①滴定終點的現(xiàn)象是。
②若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可選為滴定指示劑的是(選填編號)
A.NaCl       B.K2CrO4        C.BaBr2

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

利用鈦白工業(yè)的副產(chǎn)品FeSO4(含Al2(SO4)3和少量重金屬離子)可以生產(chǎn)電池級高純超微細草酸亞鐵。其工藝流程如下:

已知:①5Fe2++ MnO4-+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O
5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
(1)沉淀過程的反應溫度為40℃,溫度不宜過高的原因除了控制沉淀的粒徑外,還有     。
(2)濾液經(jīng)處理可得到副產(chǎn)品                。
(3)實驗室測定高純超微細草酸亞鐵組成的步驟依次為:
步驟1:準確稱量一定量草酸亞鐵樣品,加入25 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶解。
步驟2:用0.2000 mol·L-1標準KMnO4溶液滴定,消耗其體積30.40 mL。
步驟3:向滴定后的溶液中加入2 g Zn粉和5 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶液,將Fe3+還原為Fe2+。
步驟4:過濾,濾液用上述標準KMnO4溶液滴定,消耗溶液10.00 mL。
則樣品中C2O42-的物質(zhì)的量為     。(寫出計算過程)
(4)將一定量高錳酸鉀溶液與酸化的草酸亞鐵溶液混合,測得反應 液中Mn2+的濃度隨反應時間t的變化如圖,其變化趨勢的原因可能為         。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

用菱錳礦(MnCO3)常含有Fe2O3、FeO、HgCO3·2HgO等雜質(zhì),工業(yè)常用菱錳礦制取錳,工藝流程如下:

請回答下列問題:
(1)向粗液1中加入的水最后需要          方法才能達到技術要求。
(2)流程中用的空氣是用膜分離法制備的富氧空氣,該方法的原理是           。
(3)凈化劑主要成分為(NH4)2S,粗液2中發(fā)生主要反應的離子方程式為        。
(4)寫出陽極的電極反應式          。說明電解液循環(huán)的原因              。
(5)寫出鋁熱法煉錳的化學方程式                             

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

海水是巨大的資源寶庫,從海水中提取食鹽和溴的過程如下:

(1)請列舉海水淡化的兩種方法:________、________。
(2)步驟Ⅰ中已獲得Br2,步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br,其目的是_________。
(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達95%,有關反應的離子方程式為_______,
由此反應可知,除環(huán)境保護外,在工業(yè)生產(chǎn)中應解決的主要問題是_______。
(4)某化學研究性學習小組為了了解從工業(yè)溴中提純溴的方法,查閱了有關資料知:Br2的沸點為59 ℃,微溶于水,有毒并有強腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后,畫了如下裝置簡圖:

請你參與分析討論:
①圖中儀器B的名稱是____________。
②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管,其原因是__________。
③實驗裝置氣密性良好,要達到提純溴的目的,操作中如何控制關鍵條件?___________。
④C中液體顏色為________________。為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反應后,再進行的分離操作是________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

某種粗鹽中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO等雜質(zhì)。某同學在實驗室中設計了用這種粗鹽制備精鹽的方案如下(用于沉淀的試劑稍過量):

請回答以下問題:
(1)為操作Ⅳ選擇所需儀器(用標號字母填寫):________。
A.燒杯 B.試管 C.玻璃棒 D.分液漏斗 E.漏斗 F.酒精燈 
G.蒸發(fā)皿
(2)操作Ⅲ中常用Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液作為除雜試劑,則加入除雜試劑的順序為:NaOH溶液→________→________。
(3)操作Ⅲ中,判斷加入BaCl2已過量的方法是___________________________________
(4)操作Ⅴ應選擇的酸是________,若將操作Ⅴ與操作Ⅳ的先后順序?qū)φ{(diào),將會對實驗結果產(chǎn)生的影響是___________________________________
(5)操作Ⅵ是________(選擇合理操作的名稱,用標號字母按操作先后順序填寫)。
a.過濾、洗滌  B.蒸發(fā)、濃縮      c.萃取、分液     D.冷卻、結晶

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

隨著不斷向化工、石油、電力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行業(yè)推廣,鈦金屬日益被人們重視,被譽為“現(xiàn)代金屬”和“戰(zhàn)略金屬”,是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰(zhàn)略物資。工業(yè)主要以二氧化鈦為原料冶煉金屬鈦。
Ⅰ.二氧化鈦可由以下兩種方法制備:
方法1:可用含有Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,其中Ti元素化合價為+4價)制取,其主要流程如下:

(1)由濾液獲得綠礬晶體的操作過程是                 。
(2)甲溶液中除含TiO2+之外還含有的金屬陽離子有                 。
(3)已知10kg該鈦鐵礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為33.6%,能夠得到綠礬晶體22.24kg,試計算最少加入鐵粉的質(zhì)量。
方法2:TiCl4水解生成TiO2·XH2O,過濾、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO2,此方法制備得到的是納米二氧化鈦。
(4)①TiCl4水解生成TiO2·XH2O的化學方程式為                 。
②檢驗TiO2·XH2O中Cl-是否被除凈的方法是                 。
Ⅱ.二氧化鈦可用于制取鈦單質(zhì)
(5)TiO2制取單質(zhì)Ti,涉及到的步驟如下:
 
反應②的化學方程式是                 ,該反應成功需要的其他條件及原因是                 。

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

“天藍藍海藍藍,海邊小城威海衛(wèi)”。威海海水資源豐富,回答下列問題:
(1)海水中主要含有                等離子(寫離子符號,至少答出4種)。
(2)海水脫硫是一種有效除去火力發(fā)電產(chǎn)生的SO2的方法。其工藝流程如下圖所示:

天然海水吸收了含硫煙氣后,要用O2進行氧化處理,其反應的化學方程式是:                         ;氧化后的“海水”需要用大量的天然海水與之混合后才能排放,該操作的主要目的是                     。
(3)下圖是海水綜合利用的一個方面。

請回答下列問題:
I.①步主要反應的離子方程式:                     。
溴及其化合物的用途有很多,寫出其中的一種               。
II.第③步需要加入        ,其前面分離出氫氧化鎂的操作稱為          ,將鎂條在二氧化碳中燃燒的產(chǎn)物為               。
III.粗鹽水仍含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等雜質(zhì),通過如下幾個實驗步驟,可制得純凈的食鹽水:① 加入稍過量的Na2CO3溶液;② 加入稍過量的NaOH溶液;③ 加入稍過量的BaCl2 溶液;④滴入稀鹽酸至無氣泡產(chǎn)生;⑤ 過濾   正確的操作順序是                

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