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工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如下: 已知:①锂辉石的主要成分为L...

工业上以锂辉石为原料生产碳酸锂的部分工业流程如下:

已知:①锂辉石的主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2,其中含少量Ca、Mg元素。

②Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4() Li2SO4 + Al2O3·4SiO2·H2O

某些物质的溶解度(s)如下表所示。

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Ⅰ中分离出Al2O3的流程如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式______

(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2CaCO3。向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)________________________________________________

(3)最后一个步骤中,用“热水洗涤”的目的是______________________________

(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下:a.Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。

b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3

①a中,阳极的电极反应式是_________________________

②电解后,LiOH溶液浓度增大的原因_________________,b中生成Li2CO3反应的化学方程式是___________________________________________

(5)磷酸亚铁锂电池总反应为:FePO4+LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,试写出该电池放电时的正极反应:__________________

 

Al3+ + 3NH3H2O == Al(OH)3 ↓+ 3NH4+ Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Mg2+与OH-结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,导致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀 Li2CO3的溶解度随温度升高而减小 2Cl-—2e-==Cl2 阴极氢离子放电,锂离子向阴极移动 LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3 ↑ FePO4+Li++ e- = LiFePO4 【解析】 本题考查化学化学工艺流程,(1)根据流程,生成沉淀,需要加入过量试剂a,因为Al(OH)3溶于强碱,不溶于弱碱,因此试剂a为NH3·H2O,发生的离子反应方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;(2)石灰乳中存在Ca(OH)2 Ca2++2OH-,Ca(OH)2属于微溶物,Mg(OH)2属于难溶物,Mg2+结合Ca(OH)2电离产生的OH-生成更难溶的Mg(OH)2,使平衡向右移动,生成氢氧化镁沉淀;(3)根据流程图,制备Li2CO3,根据信息③中溶解度,Li2CO3溶解度随着温度的升高而降低,因此热水洗涤的目的是减少Li2CO3的损失;(4)①根据电解原理,阳极上应是阴离子放电,因此电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;②根据电解原理,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳离子向阴极移动,因此LiOH浓度增大;根据b提供信息,HCO3-与OH-反应生成CO32-和H2O,碳酸锂溶解度较小,因此生成碳酸锂的化学反应方程式为:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3 ↑;(5)根据原电池的工作原理,正极上发生还原反应,得到电子,因此FePO4在正极上发生反应,即正极反应式为FePO4+Li++e-=LiFePO4。  
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考点分析:
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ClO2(黄绿色易溶于水的气体)是一种高效、低毒的消毒剂。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收和释放进行了研究。

(1)仪器A的名称是_______________________

(2)安装F中导管时,应选用图2中的___________________

(3)A中发生反应生成ClO2Cl2,其氧化产物和还原产物物质的量之比为__________

(4)关闭B的活塞,ClO2D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是__________________

(5)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为____

(6)ClO2很不稳定,需随用随制,产物用水吸收可得到ClO2溶液。为测定所得溶液中ClO2的浓度,进行了下列实验:

步骤1:准确量取ClO2溶液10.00mL,稀释成100.00mL试样,量取V0 mL试样加入到锥形瓶中;

步骤2:用稀硫酸调节试样的pH≤2.0,加入足量的KI晶体,静置片刻;

步骤3:加入指示剂,用c mol·L−1 Na2S2O3溶液滴定至终点。重复2次,测得消耗Na2S2O3溶液平均值为V1 mL

(已知2ClO2+10I+8H+=2Cl+5I2+4H2O 2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)

计算该ClO2的浓度为______g/L(用含字母的代数式表示,计算结果化简)

 

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向湿法炼锌的电解液中同时加入CuCuSO4,可生成CuCl沉淀除去Cl,降低对电解的影响,反应原理如下:

Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq)  ΔH1a kJ·mol-1

Cl(aq)+Cu+(aq)CuCl(s)  ΔH2b kJ·mol-1

实验测得电解液pH对溶液中残留c(Cl)的影响如图所示。下列说法正确的是

A.向电解液中加入稀硫酸,有利于Cl-的去除

B.溶液pH越大,Ksp(CuCl)增大

C.反应达到平衡增大c(Cu2+),c(Cl)减小

D.1/2 Cu(s)+ 1/2 Cu2+(aq)+Cl(aq)CuCl(s)    ΔH=(a+2b) kJ·mol-1

 

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W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W的原子核外只有6个电子,X+和Y3+的电子层结构相同,Z-的电子数比Y3+多8个,下列叙述正确的是

A.W在自然界只有一种核素 B.半径大小:X+>Y3+>Z-

C.Y与Z形成的化合物的水溶液呈弱酸性 D.X的最高价氧化物对应的水化物为弱碱

 

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某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电,充电时Na2S4还原为Na2S。下列说法错误的是

A.充电时,太阳能转化为电能,又转化为化学能

B.放电时,a极的电极反应式为:4S2--6e-=S42-

C.充电时,阳极的电极反应式为:3I--2e-=I3-

D.M是阴离子交换膜

 

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下图所示为某同学设计的检验浓硫酸和碳反应所得气体产物的实验装置图。下列说法正确的是

A. 若按①②顺序连接,可检验所有气体产物

B. 若装置②只保留a、b,同样可以达到实验目的

C. 若圆底绕瓶内碳粉过量,充分反应后恢复到25℃,溶液的pH≥5.6

D. 实验结束后,应按从下往上、从左往右的顺序拆卸装置

 

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