Question

【題目】鋰元素被譽(yù)為“能源元素”．鋰及鋰鹽具有的優(yōu)異性能和特殊功能，在化工、電子、宇航、核能、能源等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用．
（1）Ⅰ鋰的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；鋰暴露在濕空氣中時(shí)，會迅速地失去金屬光澤、表面開始變黑，更長時(shí)間則變成白色．生成的化合物是氮化鋰、氫氧化鋰，最終生成碳酸鋰．寫出生成氮化鋰的化學(xué)方程式 ．
（2）Ⅱ下面是從鋰輝石（Li2OAl2O3SiO2）中提出鋰的工業(yè)流程示意圖．
①高溫煅燒時(shí)的反應(yīng)原理為：
Li2OAl2O3SiO2+K2SO4═K2OAl2O3SiO2+Li2SO4
Li2OAl2O3SiO2+Na2SO4═Na2OAl2O3SiO2+Li2SO4
②鋰離子浸取液中含有的金屬離子為：K+、Na+、Li+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Mn2+ ．
③幾種金屬離子沉淀完全的pH

金屬離子	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Mn（OH）2
沉淀完全的pH	4.7	9.0	3.2	10.1

④Li2SO4、Li2CO3在不同溫度下的溶解度（g/100g水）

溫度 溶解度	10℃	20℃	50℃	80℃
Li2SO4	35.4	34.7	33.1	31.7
Li2CO3	1.43	1.33	1.08	0.85

a.浸取時(shí)使用冷水的原因是 ．
b.濾渣2的主要成分為 ．
c.流程中分2次調(diào)節(jié)pH（pH7～8和pH＞13），有研究者嘗試只加一次濃NaOH溶液使pH＞13，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在加飽和碳酸鈉溶液沉鋰后，隨著放置時(shí)間延長，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3產(chǎn)品中雜質(zhì)增多．Li2CO3產(chǎn)品中的雜質(zhì)可能是 ， 用離子方程式表示其產(chǎn)生的原因 ．
d.加熱濃縮的作用是 ．
e.洗滌Li2CO3晶體使用 ．

Answer 1

【答案】
（1）；6Li+N2=2Li3N
（2）Li2SO4的溶解度隨溫度升高而減少，用冷水浸取可以提高浸取率；Al（OH）3、Fe（OH）3；Al（OH）3；Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；2AlO2﹣+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO ；提高Li+ 濃度和溶液溫度，使得Li2CO3容易析出；熱水
【解析】解：I．鋰的原子核外有2個(gè)電子層，各層電子數(shù)為2、1，原子結(jié)構(gòu)示意圖為： ，Li與氮?dú)夥磻?yīng)生成Li3N，反應(yīng)方程式為：6Li+N2=2Li3N，所以答案是： ；6Li+N2=2Li3N；Ⅱ．鋰輝石（Li2OAl2O34SiO2）煅燒后，冷卻、研磨，有利于冷水的浸取，抽濾，得到濾渣為硅酸鹽，結(jié)合鋰離子浸取液中含有的金屬離子、離子沉淀完全pH，可知加熱NaOH濃溶液，調(diào)節(jié)溶液pH=7～8，Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為Al（OH）3、Fe（OH）3 ， 抽濾后再加入NaOH濃溶液，調(diào)節(jié)溶液pH＞13，應(yīng)是將Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀，抽濾后，加熱濃縮，加入飽和碳酸鈉溶液，由于Li2CO3的溶解度遠(yuǎn)小于Li2SO4 ， 會析出Li2CO3 ， 由于Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損失，得到最終產(chǎn)物碳酸鋰．（1）Li2SO4的溶解度隨溫度升高而減少，用冷水浸取可以提高浸取率，故用冷水浸取，所以答案是：Li2SO4的溶解度隨溫度升高而減少，用冷水浸取可以提高浸取率；（2）①由上述分析可知，濾渣2為Al（OH）3、Fe（OH）3 ， 所以答案是：Al（OH）3、Fe（OH）3；②只加一次濃NaOH溶液使pH＞13，會使溶液中Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2﹣ ， 放置后，空氣中二氧化碳與AlO2﹣、水反應(yīng)生成Al（OH）3 ， Li2CO3產(chǎn)品中的雜質(zhì)可能是Al（OH）3 ， 相應(yīng)的離子方程式為：Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O、2AlO2﹣+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32﹣ ， 所以答案是：Al（OH）3；Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O；2AlO2﹣+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32﹣；③Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，加熱濃縮，提高Li+ 濃度和溶液溫度，使得Li2CO3容易析出，所以答案是：提高Li+濃度和溶液溫度，使得Li2CO3容易析出；④Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌可以減少碳酸鋰的損耗，所以答案是：熱水．