Question

【題目】鋰是密度最小的活潑金屬，其單質(zhì)及其化合物如：LiAlH4、Li2CO3、 LiPF6等有廣泛的用途。工業(yè)上以鋰輝石（主要成分為LiAlSi2O6，還含有硫酸鈣、硫酸鎂和鐵的氧化物）為原料，制備Li2CO3的的工藝流程如下：

已知①LiAlSi2O6和H2SO4會(huì)生成SiO2

②

	Fe3+	A13+	Fe2+	Mg2+
氫氧化物完全沉淀pH	3.2	4.7	9.0	11.1

③某些物質(zhì)的溶解度(S) 如下表

t/℃	20	40	60	80
S(Li2CO3)/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S(Li2SO4)/g	34.2	32.8	31.9	30.7

請回答下列問題：

（1）LiAlSi2O6改寫成氧化物的形式是___________________。

己知表中40℃Li2CO3溶解度(飽和溶液的密度為ag/cm3)，則Li2CO3的溶度積(Ksp) 為________，(用含有a的代數(shù)式表示)

（2）步驟Ⅱ在濾液a中加入的除雜劑依次為適量的H2O2溶液，石灰乳和Na2CO3溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子 方程式為____________________。

（3）己知濾渣2 的主要成分有Mg(OH)2 。向?yàn)V液a中加入石灰乳的作用是(運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡述)___________________。用熱水洗滌Li2CO3固體目的是___________________。

Ⅱ.鋰單質(zhì)制備及其化合物的性質(zhì)

1）用碳酸鋰和鹽酸反應(yīng)得到氯化鋰溶液，寫出如何從氯化鋰溶液得到無水氯化鋰固體的實(shí)驗(yàn)方法__________________。

（2） 已知2Li+H22LiH，LiH固體密度為0 8g/cm3，用鋰吸收22.4L (標(biāo)準(zhǔn)狀況) H2， 生成的LiH體積與 被吸收 的 H2 體積 比 為________________。

Answer 1

【答案】 Li2O·Al2O3·4SiO2 Ksp=1.53a3×10-2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 加入石灰乳溶液中存在： ①Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) Mg2+與OH-產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，OH-濃度減小使①平衡正向移動(dòng) 減少碳酸鋰的損失，提高其產(chǎn)率 邊加熱邊通入HCl氣體，直至蒸干即得無水氯化鋰 1/1120

【解析】試題分析：由題中信息及流程可知，鋰輝石礦粒經(jīng)硫酸浸取后，除去不溶的二氧化硅，向?yàn)V液中加入石灰乳和Na2CO3溶液調(diào)節(jié)溶液的pH、加雙氧水把亞鐵離子氧化后，除去了雜質(zhì)離子，再過濾，向?yàn)V液中加入飽和碳酸鈉溶液把鋰離子沉淀，分離、提純得到碳酸鋰。

（1）LiAlSi2O6改寫成氧化物的形式是Li2O·Al2O3·4SiO2。

由表可知，40℃Li2CO3溶解度(飽和溶液的密度為ag/cm3)為1.17g，則n(Li2CO3)=，所以，Li2CO3的溶度積(Ksp)為Ksp=1.58a3×10-2。

（2）步驟Ⅱ在濾液a中加入的除雜劑依次為適量的H2O2溶液，石灰乳和Na2CO3溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

（3）己知濾渣2的主要成分有Mg(OH)2。向?yàn)V液a中加入石灰乳的作用是：加入石灰乳，溶液中存在沉淀溶解平衡：①Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ，濾液a中Mg2+與OH-產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，OH-濃度減小使①平衡正向移動(dòng)，這樣可以保證溶液中OH-濃度保持在較高水平，有利于Mg2+完全沉淀。由表中溶解度信息可知，碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，所以用熱水洗滌Li2CO3固體目的是減少碳酸鋰的損失，提高其產(chǎn)率。

Ⅱ.鋰單質(zhì)制備及其化合物的性質(zhì)

（1）用碳酸鋰和鹽酸反應(yīng)得到氯化鋰溶液，制備無水氯化鋰時(shí)要注意防止其水解，故從氯化鋰溶液得到無水氯化鋰固體的實(shí)驗(yàn)方法是：邊加熱邊通入HCl氣體，直至蒸干即得無水氯化鋰。

（2）由2Li+H22LiH可知，用鋰吸收22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，即吸收1mol H2，可以生成2mol LiH，2mol LiH的質(zhì)量為18g，又知LiH固體密度為08g/cm3，故其體積與被吸收的H2體積比為1/1120。