Question

鋰被譽(yù)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：①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

 

②Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：

溫度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

 

請回答下列問題：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成：________________________。

（2）反應(yīng)Ⅱ加入碳酸鈣的作用是_________________________________。

（3）寫出反應(yīng)Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式：______________________________________。

（4）反應(yīng)Ⅳ生成Li2CO3沉淀，寫出在實驗室中得到Li2CO3沉淀的操作名稱___________，洗滌所得Li2CO3沉淀要使用______________ (選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是________________。

（5）電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時，陽極產(chǎn)生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是：__________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Li2O?Al2O3?4SiO2 ?

（2）除去反應(yīng)Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe 3＋、A l 3＋完全沉淀　

（3）Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Ca 2＋＋CO32－=CaCO3↓　

（4）過濾 　熱水　Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗

（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

【解析】

試題分析：（1）硅酸鹽既可以用鹽的形式表示母液可以用氧化物的形式表示。在用氧化物形式表示時要符合質(zhì)量守恒定律。且一般情況下，金屬氧化物寫在前面，非金屬氧化物寫在后面。LiAlSi2O6的氧化物的形式表示為Li2O?Al2O3?4SiO2? 。（2）反應(yīng)Ⅱ加入碳酸鈣是為了除去反應(yīng)Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe 3＋、A l 3＋完全沉淀。（3）根據(jù)框圖中物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知反應(yīng)Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式為Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Ca 2＋＋CO32－=CaCO3↓。（4）反應(yīng)Ⅳ中由于Li2CO3溶解度小，所以生成Li2CO3沉淀，在實驗室中從溶液中分離得到Li2CO3沉淀的操作是過濾。因為Li2CO3的溶解度隨溫度的升高而降低，所以洗滌所得Li2CO3沉淀要使用熱水。（5）電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時，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(yīng)生成LiOH，它受熱分解生成Li2O，電解時產(chǎn)生O2。因此制取的氯氣中常含有少量的O2。

考點：考查硅酸鹽的氧化物形式的表示、離子方程式的書寫、混合物的分離方法、及電解原理的知識。