Question

【題目】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。工業上常以β-鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO等雜質)為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如圖所示：

已知：①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH如下表：

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Ⅱ加入碳酸鈣的作用是___________________。

（3）流程中兩次使用碳酸鈉溶液，請說明前后兩次使用中濃度不同的原因：______________。

（4）洗滌所得Li2CO3沉淀要使用________(填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是________________。

（5）將鹽酸與Li2CO3完全反應后的溶液，加熱蒸干得到固體，再將其熔融電解生產鋰。電解時產生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是：__________________________。

（6）下列關于金屬鋰及堿金屬的說法正確的是___________（填序號）。

A．鋰是堿金屬，其熔點高于鈉 B．根據對角線原則，氫氧化鋰是強堿

C．金屬鋰的氧化物形式十分復雜 D．堿金屬中密度最小的是鋰，其次是鈉

Answer 1

【答案】（1）Li2O·Al2O3·4SiO2 （2）除去反應Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀

（3）第一次濃度過大會使部分Li+ 沉淀；第二次濃度大則有利于Li2CO3沉淀的生成

（4）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，電解時產生O2

（6）A

【解析】

試題分析：（1）硅酸鹽既可以用鹽的形式表示，也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。則LiAlSi2O6的氧化物的形式表示為Li2O·Al2O3·4SiO2。

（2）反應Ⅱ加入碳酸鈣是為了除去反應Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、A l3＋完全沉淀。

（3）第一次濃度過大會使部分Li+沉淀；第二次濃度大則有利于Li2CO3沉淀的生成，所以流程中兩次使用了Na2CO3溶液，第一次濃度小，第二次濃度大。

（4）反應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；理由是Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗。

（5）電解熔融氯化鋰生產鋰時，陽極產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有少量發生水解反應生成LiOH，它受熱分解生成Li2O，電解時產生O2。因此制取的氯氣中常含有少量的O2。

（6）A．鋰是堿金屬，其熔點高于鈉，A正確；B．Li和Mg處于對角線位置，根據對角線原則，氫氧化鋰應該是弱堿，B錯誤；C．金屬鋰的氧化物只有一種Li2O，C錯誤；D．堿金屬中密度最小的是鋰，其次是鉀，D錯誤，答案選A。