Question

（14分）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）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）将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体，其作用是______________

（6）本实验在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_____。

Answer

（14分）

（1）Li2O·Al2O3·4SiO2

（2）除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀

（3）Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓

（4）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）抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气

（6）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，也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。则用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成为Li2O·Al2O3·4SiO2；

（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是除去反应Ⅰ中过量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋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Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓；

（4）在实验室中从溶液中分离得到Li2CO3沉淀的基本操作是过滤。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）氯化锂属于强酸弱碱盐，在溶液中存在LiCl+H2OHCl+LiOH，HCl气流能抑制水解，所以将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体，其作用是抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气；

（6）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。

考点：考查硅酸盐的氧化物形式的表示、离子方程式的书写、混合物的分离方法、电解原理等知识。