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“热水”还是“冷水”理由是____________________

（5）流程中两次使用了Na₂CO₃溶液，第一次浓度小，第二次浓度大的原因是____________________

（6）该工艺中，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

（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）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

（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）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）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）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。

（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、及电解原理的知识。