题目

题型：不详难度：来源：

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-­锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

 
②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

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

 
请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：________________________。
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_________________________________。
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：______________________________________。
（4）反应Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，写出在实验室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名称___________，洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用______________ (选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是________________。
（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：__________________________。

答案

（1）Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂   
（2）除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄；控制pH，使Fe ^3＋、A l ^3＋完全沉淀　
（3）Mg^2＋＋2OH^－=Mg(OH)₂↓、Ca ^2＋＋CO₃^2－=CaCO₃↓　
（4）过滤 　热水　Li₂CO₃在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li₂CO₃的损耗
（5）加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂

解析

试题分析：（1）硅酸盐既可以用盐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时要符合质量守恒定律。且一般情况下，金属氧化物写在前面，非金属氧化物写在后面。LiAlSi₂O₆的氧化物的形式表示为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂ 。（2）反应Ⅱ加入碳酸钙是为了除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄；控制pH，使Fe ^3＋、A l ^3＋完全沉淀。（3）根据框图中物质之间的转化关系可知反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式为Mg^2＋＋2OH^－=Mg(OH)₂↓、Ca ^2＋＋CO₃^2－=CaCO₃↓。（4）反应Ⅳ中由于Li₂CO₃溶解度小，所以生成Li₂CO₃沉淀，在实验室中从溶液中分离得到Li₂CO₃沉淀的操作是过滤。因为Li₂CO₃的溶解度随温度的升高而降低，所以洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用热水。（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气是因为在加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量发生水解反应生成LiOH，它受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂。因此制取的氯气中常含有少量的O₂。