Question

四氢铝锂（LiAlH₄）常作为有机合成的重要还原剂。工业上以辉锂矿（主要成分是LiAlSi₂O₆，含少量Fe₂O₃）为原料合成四氢铝锂的流程如图：

已知：金属氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

物质	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀的pH	2.3	4
完全沉淀的pH	3.7	6.5

请回答：

（1）写出LiAlSi₂O₆与硫酸反应的化学方程式__。滤渣2的主要成分为__（填化学式），“a”的最小值为__。

（2）已知Li₂CO₃微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系如下表所示。操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是__，90℃时K_sp(Li₂CO₃)的值为__。

温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol·L^-1	0.21	0.17	0.14	0.10

（3）流程中由LiC1制备金属Li的电解条件是__。

（4）为测定制备的四氢铝锂（LiAlH₄）的纯度，称取样品ag加入水使其完全反应后，收集到标况下气体VmL，

①LiAlH₄溶解时发生反应的化学方程式为__。

②样品的纯度为__（列出数学表达式即可）。

Answer

2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓ Fe(OH)3、Al(OH)3 6.5 Li2CO3溶解度随温度升髙而降低，蒸发浓缩后趁热过滤，能减少Li2CO3的溶解损失 4.0×10-3 Pt等惰性电极、熔融的LiCl LiAlH4+4H2O=LiOH+Al(OH)3+4H2↑ %

【解析】

矿粉加硫酸溶解，发生反应2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，过滤后得到滤液1，则滤液1中主要成分为硫酸铝、硫酸铁和硫酸锂；向滤液1中加入碳酸钠调节溶液pH，使硫酸铝、硫酸铁以氢氧化铁和氢氧化铝的沉淀形式析出，过滤后得到滤液2，滤液2的主要成分为硫酸锂，加入碳酸钠后反应得到碳酸锂沉淀，碳酸锂经反应生成LiCl，用惰性电极电解熔融的LiCl，得到单质Li，单质Li再经反应得到四氢铝锂，据此分析解答。

(1)LiAlSi2O6与硫酸反应生成硫酸锂、硫酸铝和不溶于水的硅酸，化学方程式为2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓；滤液1中加碳酸钠调节pH结合流程图可知，目的是为了让铁、铝元素以氢氧化铁和氢氧化铝形式除去，故滤渣2的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3，为了尽量除去杂质，结合表格数据，应将pH调至6.5，使Fe(OH)3、Al(OH)3完全沉淀。

(2)结合表格信息可知，Li2CO3微溶于水且溶解度随温度升高而降低，蒸发浓缩后趁热过滤，能减少Li2CO3的溶解损失；Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)c(CO32-)=0.2020.10=4.0×10-3。

(3)流程中由LiC1制备金属Li，锂离子在阴极得电子生成金属锂，为防止其他氧离子得电子，电解条件是Pt等惰性电极、熔融的LiCl。

(4)①LiAlH4与水反应生成氢氧化锂、氢氧化铝和氢气，化学方程式为LiAlH4+4H2O=LiOH+Al(OH)3+4H2↑。

②根据反应方程式可知n(H2)=4n(LiAlH4)，标况下生成氢气的物质的量n(H2)= ，则n(LiAlH4)= ，m(LiAlH4)= ，纯度为