Question

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图所示：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表：

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）流程中两次使用碳酸钠溶液，请说明前后两次使用中浓度不同的原因：______________。

（4）洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用________(填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是________________。

（5）将盐酸与Li₂CO₃完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂。电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：__________________________。

（6）下列关于金属锂及碱金属的说法正确的是___________（填序号）。

A．锂是碱金属，其熔点高于钠              B．根据对角线原则，氢氧化锂是强碱

C．金属锂的氧化物形式十分复杂            D．碱金属中密度最小的是锂，其次是钠

Answer

（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）第一次浓度过大会使部分Li+ 沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成

（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）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

（6）A

【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Fe3＋、A l3＋完全沉淀。

（3）第一次浓度过大会使部分Li+沉淀；第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成，所以流程中两次使用了Na2CO3溶液，第一次浓度小，第二次浓度大。

（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；理由是Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗。

（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。

（6）A．锂是碱金属，其熔点高于钠，A正确；B．Li和Mg处于对角线位置，根据对角线原则，氢氧化锂应该是弱碱，B错误；C．金属锂的氧化物只有一种Li2O，C错误；D．碱金属中密度最小的是锂，其次是钾，D错误，答案选A。

【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析

【名师点晴】无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。