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工业上以锂辉石(Li2O·A12O3·4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下:

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已知:① Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4(浓)满分5 manfen5.comLi2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O↓

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

(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是      

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(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3,写出生成滤渣2反应的离子方程式:      

(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是      

(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。

①将粗产品Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择半透膜隔开,用惰性电极电解。阳极的电极反应式是      

②电解后向产品LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是         

 

答案:
(15分)(1)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 或Al3++3OH-=Al(OH)3↓ (3分) (2)Mg2+ + 2OH-=Mg(OH)2↓、 Ca2+ +CO32-=CaCO3↓ (共4分) (3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失(3分) (4)①2Cl――2e-=Cl2↑(2分) ②2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3↓+ (NH4)2CO3+2H2O(3分) 【解析】 试题分析:(1)锂辉石(Li2O·A12O3·4SiO2,含少量Ca、Mg元素),加入硫酸浸出发生的反应为:Li2O·A12O3·4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓,由此推断滤渣是Al2O3•4SiO2•H2O。由于氧化铝是两性氧化物,所以分离得到氧化铝可以先加入盐酸溶解氧化铝,二氧化硅不反应,过滤得到氯化铝溶液,加入过量氨水会完全沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀,过滤得到氢氧化铝沉淀,最后灼烧氢氧化铝得到氧化铝,由此步骤Ⅱ中反应的离子方程式是Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+。 (2)滤液1中含有Mg2+、Ca2+,所以加入氢氧化钙和碳酸钠以后会生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀,有关反应的离子方程式为Mg2+ + 2OH-=Mg(OH)2↓、Ca2+ +CO32-=CaCO3↓。 (3)根据表中数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,由此热水洗涤可减少Li2CO3的损失。 (4)①电解池阳极失去电子,所以该电解池中阳极应该是溶液中的氯离子失去电子,所以阳极电极反应式为2Cl――2e-=Cl2↑。 ②LiOH是强碱,HCO3-结合OH-能力强于NH4+,所以LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是2LiOH+2NH4HCO3=Li2CO3↓+(NH4)2CO3+2H2O。 考点:考查物质制备实验方案设计与评价、物质的分离与提纯、电极反应式的书写等
推荐试题

(15分) 某同学设计了如下图所示装置(部分夹持装置已略去),该装置可以用来进行多项

实验研究。

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请回答:

(1)用上述装置探究影响化学反应速率的因素。

①圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是      

②用上述装置进行实验,以生成9.0 mL气体为计时终点,结果为t1>t2

序号

V(H2SO4)/mL

c(H2SO4)/mol·L1

t/s

40

1

t1

40

4

t2

 

比较实验Ⅰ和Ⅱ可以得出的实验结论是      

③若将锌片换成含杂质的粗锌片,且控制其他条件使其与上述实验完全一致,所测得的反应速率均大于上述实验对应的数据。粗锌片中所含杂质可能是(填序号)      

    a.石墨         b.银           c.铜                     d.沙粒(二氧化硅)

(2)用上述装置测定粗锌片的纯度。

①连接好装置,检查装置气密性,称量粗锌片mg置于圆底烧瓶中,滴加足量稀硫酸,充分反应直至不再产生气体为止,测得气体体积为VL,则粗锌片的纯度为      

②本实验在读数前对量气管的操作是      

③本套装置中若考虑滴入的稀硫酸的体积(假设其它操作都正确),则测得的气体的体积将       。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”,)

(3)用上述装置验证生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀。

①圆底烧瓶中的试剂可选用(填序号)      

a.NH4Cl溶液     b.C2H5OH                  c.Na2CO3溶液           d.稀硫酸

②能证明生铁在潮湿空气中会发生吸氧腐蚀的现象是      

 


(14分) 电池的发明和应用是化学家们对人类社会的重要贡献之一。

Ⅰ.每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。最近,我国在甲醇燃料电池的相关技术上获得了新突破,原理如下图1所示。

(1)请写出从C口通入O2发生的电极反应式      

 (2)以石墨做电极电解饱和食盐水,如下图2所示。电解开始后在       的周围(填“阴极”或“阳极”)先出现红色。假设电池的理论效率为80%(电池的理论效率是指电池产生的最大电能与电池反应所释放的全部能量之比),若消耗6.4g甲醇气体,外电路通过的电子个数为        (保留两位有效数字,NA取6.02×1023)。

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Ⅱ.随着电池使用范围的日益扩大,废旧电池潜在的污染已引起社会各界的广泛关注。

(1)电池生产企业排放的工业废水中常含有Cu2+等重金属离子,直接排放会造成污染,目前在工业废水处理过程中,依据沉淀转化的原理,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去这些离子。已知室温下Ksp(FeS)=6.3×1018mol2·L2,Ksp(CuS)=1.3×1036mol2·L2。请用离子方程式说明上述除杂的原理      

(2)工业上为了处理含有Cr2O72的酸性工业废水,用绿矾(FeSO4·7H2O)把废水中的六价铬离子还原成三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为Cr(OH)3沉淀。

①氧化还原过程的离子方程式为      

②常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×1032 mol4·L4,溶液的pH至少为       ,才能使Cr3+沉淀完全。

③现用上述方法处理100m3含铬(+6价)78mg•L1的废水,需用绿矾的质量为       kg。(写出主要计算过程)

 


短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如图所示,其中B所处的周期序数与族序数相等。填写下列空白。

                                              A                    

B                     C                                            D

 

(1)写出C的氧化物的一种用途:        

(2)B单质与Fe2O3反应时,每消耗13.5g B时放热213kJ,该反应的热化学方程式是       

(3)为防止A元素的氧化物AO2污染空气,科学家寻求合适的化合物G和催化剂,以实现反应:

AO2+X催化剂A2 +H2O+n Z(未配平,n可以为0)。上述反应式中的X不可能是         (填标号)。

a.NH3       b.CO       c.CH3CH2OH       d.H2O2

(4)A元素的最简单氢化物甲、D元素的最高价氧化物对应的水化物乙都是很重要的基础化工原料。

①一定条件下,甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应(△H>0)并达平衡后,仅改变下表中反应条件x,该平衡体系中随x递增y递减的是       (选填序号)。

选项

a

b

c

d

x

温度

温度

加入H2的物质的量

加入甲的物质的量

y

甲的物质的量

平衡常数K

甲的转化率

生成物物质的量总和

 

②25℃时,往a mol·L1的甲的水溶液中滴加0.01 mol·L1乙溶液,当两种溶液等体积混合时,溶液呈中性(设温度不变)。滴加过程中溶液的导电能力       (填“增强”、“减弱”或“不变”);

所得混合溶液中A、D两种元素的物质的量的关系为:A      2D(填“大于”、“等于”或“小于”);甲中溶质的电离平衡常数Kb       (用含a的代数式表示)。