Question

【化學一選修2化學與技術】（15分）

       已知：①工業上用硫酸與鋰輝礦（LiA1Si₂O₆和少量鈣鎂雜質）反應，生成Li₂SO₄、MgSO₄等，最終制備金屬鋰。

       ②氫氧化鋰在一定溫度下可轉化為氧化鋰。用β鋰輝礦與硫酸等物質制備金屬鋰的工業流程如下：

請回答：（1）沉淀y的主要成分的化學式是        。

       （2）流程中使用了不同濃度的Na₂CO₃溶液，從物質溶解度大小的角度解釋其濃度不同的原因是        。

       （3）操作I涉及的實驗方法是         。

       （4）寫出用鋁粉還原法制取金屬鋰的化學方程式        。

       （5）LiCl溶液加熱蒸干后，所得固體在熔融狀態下電解制備鋰。電解時產生的氯氣中混有少量氧氣，產生氧氣的原因是         。

       （6）目前電池通常使用金屬鋰的優點是                            。

 

Answer 1

（1）Li₂CO₃（2分）

（2）加稀Na₂CO₃溶液既能除去溶液中的Ca²⁺，又不生成Li₂CO₃沉淀；（2分）

加飽和Na₂CO₃溶液的目的是使Li ⁺轉化生成Li₂CO₃沉淀。（1分）（其他合理答案參照給分）

(3)過濾、洗滌（各1分）

（4）3 Li₂O +4Al2 Al₂O₃+3Li（3分）

（5）LiCl溶液在加熱蒸干過程中有部分LiOH生成，LiOH受熱分解為Li₂O，熔融的Li₂O電解生成氧氣。（3分）

（6）鋰的密度小，質能比高；鋰電池為可充電綠色環保電池。（2分，其它合理答案也給分）

解析:（1）硫酸鋰和碳酸鈉反應的生成物是硫酸鈉和碳酸鋰，根據Y灼燒的產物是氧化鋰可知，Y是碳酸鋰。

（2）第一次用稀碳酸鈉溶液，是為了防止生成碳酸鋰，同時又可以除去鈣離子。而第二次是為了生成碳酸鋰，所以濃度要大。

（3）從溶液中分離出固體的方法應是過濾，過濾后晶體必須洗滌。

（4）在加熱的條件下，鋁可以發生鋁熱反應，方程式為3 Li₂O +4Al2 Al₂O₃+3Li。

（5）電解池中氯離子在陽極放電，有氧氣生成，說明氧離子在陽極也放電，這是由于LiCl溶液在加熱蒸干過程中有部分LiOH生成，LiOH受熱分解為Li₂O，熔融的Li₂O電解生成氧氣。

6）鋰的密度小，質能比高；鋰電池為可充電綠色環保電池。