Question

11．工業(yè)上以鋰輝石（Li₂O-Al₂O₃-4SiO₂，含少量Ca．Mg元素）為原料生產(chǎn)碳酸鋰，其部分工藝流程如下：

已知：①Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂+H₂SO₄（濃）Li₂SO₄+Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓
②不同溫度下Li₂CO₂和Li₂OCO₄的溶解度如表：

T/℃	20	40	60	80
S（Li2CO3）/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S（Li2CO4）/g	34.2	32.8	31.9	30.7

（1）過濾時(shí)需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯
（2）濾渣I中分離制取Al₂O₃，其流程如下圖所示（括號(hào)中均表示加入過量的試劑）：括號(hào)內(nèi)的試劑最好選用D
A．稀鹽酸 B．CO₂ C．NaOH溶液 D．NH_yH₂O
濾渣I$→_{I}^{（H+）}$濾液$→_{II}^{（）}$濾渣3$→_{Ⅲ}^{灼燒}$Al₂O₃
步驟Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺
（3）向?yàn)V液Ⅰ中加入石灰水調(diào)pH為11的作用是讓Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀，加入Na₂CO₃溶液的作用是讓Ca²⁺生成 CaCO₃沉淀，濾渣2的成分是Mg（OH）₂和CaCO₃
（4）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失
（5）工業(yè)上用電解法將Li₂CO₃粗品制成高純LiOH，再向溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液可生成高純Li₂CO₃，寫出加入NH₄HCO₃溶液后的反應(yīng)的化學(xué)方程式2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃•H₂O+H₂O．

Answer 1

分析 鋰輝石主要成分為L(zhǎng)i₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含有少量Ca、Mg元素，研磨在加熱條件下用濃硫酸酸浸后過濾得到Li₂SO₄，硫酸鎂和硫酸鈣，濾渣Ⅰ為Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓，濾液加入為石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，加入碳酸鈉沉淀鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子，過濾得到濾液主要是Li₂SO₄，加入飽和碳酸鈉沉淀鋰離子為碳酸鋰，濾渣2主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃；
（1）依據(jù)過濾裝置和操作步驟選擇需要的玻璃儀器；
（2）濾渣I中分離制取Al₂O₃，加入過量酸溶解生成鋁鹽，加入過量一水合氨沉淀鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到濾渣3為氫氧化鋁，灼燒得到氧化鋁，步驟Ⅱ中反應(yīng)是鋁離子生成氫氧化鋁的反應(yīng)；
（3）濾渣Ⅰ為Al₂O₃•4SiO₂•H₂O，濾液加入為石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，加入碳酸鈉沉淀鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子，過濾得到濾液主要是Li₂SO₄，加入飽和碳酸鈉沉淀鋰離子為碳酸鋰，濾渣2主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃；
（4）依據(jù)圖表分析可知碳酸鋰溶解度隨溫度升高減��；
（5）電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鋰．

解答 解：鋰輝石主要成分為L(zhǎng)i₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含有少量Ca、Mg元素，研磨在加熱條件下用濃硫酸酸浸后過濾得到Li₂SO₄，硫酸鎂和硫酸鈣，濾渣Ⅰ為Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓，濾液加入為石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，加入碳酸鈉沉淀鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子，過濾得到濾液主要是Li₂SO₄，加入飽和碳酸鈉沉淀鋰離子為碳酸鋰，濾渣2主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃；
（1）過濾操作是在過濾器中進(jìn)行，濾液流入燒杯，分離的溶液需沿玻璃棒慢慢注入，需要的玻璃儀器為漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）濾渣I中分離制取Al₂O₃，加入過量酸溶解生成鋁鹽，加入過量一水合氨沉淀鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到濾渣3為氫氧化鋁，灼燒得到氧化鋁，步驟Ⅱ中反應(yīng)是鋁離子生成氫氧化鋁的反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案為：D；Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）濾渣Ⅰ為Al₂O₃•4SiO₂•H₂O，濾液加入為石灰乳是氫氧化鈣，向?yàn)V液Ⅰ中加入石灰水調(diào)pH為11的作用是提供氫氧根離子更完全的沉淀鎂離子，加入碳酸鈉沉淀鈣離子，過濾得到濾液主要是Li₂SO₄，加入飽和碳酸鈉沉淀鋰離子為碳酸鋰，濾渣2主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃；
故答案為：讓Mg²⁺生成Mg（OH）₂沉淀；讓Ca²⁺生成 CaCO₃沉淀；Mg（OH）₂和CaCO₃；
（4）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”，圖表中碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小，減少沉淀的損失，
故答案為：Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失；
（5）電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鋰的方程式為2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃•H₂O+H₂O，
故答案為：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃•H₂O+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)生產(chǎn)流程的分析判斷，流程分析，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生分析能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，注意把握物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，題目側(cè)重鋁及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，氧化鋁的提取方法，題目難度中等．