【題目】鋰輝石(主要成分為LiAl(SiO3)2,還含有Fe2O3、MgO、Al2O3等雜質(zhì))是最重要的提鋰礦石原料,工業(yè)上以α-鋰輝石為原料制備碳酸鋰,其工藝流程如圖:

已知:①α-鋰輝石化學(xué)惰性大,除HF外,幾乎不與任何酸堿反應(yīng),α-鋰輝石在高溫下可轉(zhuǎn)化為β-鋰輝石,β-鋰輝石具有更高的化學(xué)活性。

β-鋰輝石可與濃硫酸發(fā)生反應(yīng):2β-LiAl(SiO3)2H2SO4() Li2SO4Al2O3·4SiO2·H2O

③部分金屬氫氧化物開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

氫氧化物

Fe(OH)3

Al(OH)3

Mg(OH)2

開(kāi)始沉淀pH

2.7

3.7

9.6

完全沉淀pH

3.7

4.7

11

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)LiAl(SiO3)2改寫(xiě)成氧化物的形式為___1000℃焙燒α-鋰輝石的目的為___。

(2)濾渣2的主要成分為___,調(diào)節(jié)pH值的范圍為___。

(3)“除大部分Mg”步驟的離子方程式為___。

(4)實(shí)驗(yàn)室蒸發(fā)濃縮操作中所需的儀器為酒精燈、鐵架臺(tái)(帶鐵圈)___。

(5)洗滌過(guò)程中檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的操作為___。

(6)碳酸鋰是制備鋰離子電池的原料之一,某鋰離子電池以CoP3作為負(fù)極材料,以LiMn1.5Ni0.5O4作為正極材料,以可傳導(dǎo)放電Li的無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)c-LATP作為電解液,其工作時(shí)電池反應(yīng)為Li1-xMn1.5N0.5O4Lix(CoP3)nLiMn1.5Ni0.5O4(CoP3)n,則該電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為___,充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為___。

【答案】Li2OAl2O34SiO2 將不和濃硫酸反應(yīng)的α-鋰輝石轉(zhuǎn)化為和濃硫酸反應(yīng)的β-鋰輝石 Fe(OH)3、Al(OH)3CaSO4 4.7≤pH9.6 Ca(OH)2(s)+Mg2+(aq)=Mg(OH)2(s)+Ca2+(aq) 蒸發(fā)皿、玻璃棒 取少量最后一次的洗滌濾液于試管中,向其中滴加鹽酸酸化的 BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈 Lix(CoP3)n-xe-=xLi++(CoP3)n LiMn1.5Ni0.5O4-xe-=Li1-xMn1.5Ni0.5O4+xLi+

【解析】

α-鋰輝石(主要成分為LiAl(SiO3)2,還含有Fe2O3、MgO、Al2O3等雜質(zhì))高溫焙燒轉(zhuǎn)化成β-鋰輝石,后加入98%濃硫酸低溫焙燒,水浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+Mg2+等雜質(zhì),得到的濾渣1SiO2;加入石灰石調(diào)節(jié)pH,使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,同時(shí)生成微溶的硫酸鈣,過(guò)濾,濾液中加入石灰乳除去大部分鎂離子,生成濾渣3為氫氧化鎂,濾液再加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH11-12,進(jìn)一步除去鈣、鎂離子,濾渣4為碳酸鈣、氫氧化鎂等,濾液為硫酸鋰溶液,蒸發(fā)濃縮后再加碳酸鈉溶液得到碳酸鋰沉淀,過(guò)濾洗滌干燥得到碳酸鋰,以此解答該題。

(1)硅酸鹽改寫(xiě)為氧化物的形式要注意活潑金屬氧化物在前,其次為不活潑金屬氧化物,再次為非金屬氧化物,最后為水,中間用小圓點(diǎn)隔開(kāi),各元素的比例不能改變,故將LiAl(SiO3)2改寫(xiě)為氧化物的形式為Li2OAl2O34SiO2;根據(jù)題目信息可知α-鋰輝石化學(xué)惰性大,除HF外,幾乎不與任何酸堿反應(yīng), α-鋰輝石在高溫下可轉(zhuǎn)化為β-鋰輝石,β-鋰輝石具有更高的化學(xué)活性,可與濃硫酸反應(yīng),故1000℃焙燒α-鋰輝石的目的為將不和濃硫酸反應(yīng)的α-鋰輝石轉(zhuǎn)化為和濃硫酸反應(yīng)的β-鋰輝石;

(2)加入碳酸鈣調(diào)pH目的是將Fe3+Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3Al(OH)3,碳酸鈣還可以和硫酸反應(yīng)生成微溶的硫酸鈣,所以濾渣2的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3CaSO4;根據(jù)表格可知將Fe3+Al3+沉淀,而不使Mg2+沉淀,調(diào)節(jié)pH的范圍為4.7≤pH9.6;

(3)向溶液中加入石灰乳可將微溶的Ca(OH)2轉(zhuǎn)化為難溶的Mg(OH)2,離子方程式為:Ca(OH)2(s)+Mg2+(aq)=Mg(OH)2(s)+Ca2+(aq);

(4)實(shí)驗(yàn)室蒸發(fā)操作除了使用酒精燈、鐵架臺(tái)(帶鐵圈)外,還需要蒸發(fā)皿和玻璃棒;

(5)沉淀的目的是洗去碳酸鋰上吸附的溶液中的離子,溶液中的離子有硫酸根離子,可用檢驗(yàn)硫酸根離子的方法檢驗(yàn),檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次的洗滌濾液于試管中,向其中滴加鹽酸,再加入 BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈;

(6)該電池放電時(shí)負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Lix(CoP3 )n-xe-=xLi++(CoP3)n,充電時(shí)陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為LiMn1.5Ni0.5O4-xe-=Li1-x Mn1.5Ni0.5O4+xLi+。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】過(guò)氧化鈉常作漂白劑、殺菌劑、消毒劑。過(guò)氧化鈉保存不當(dāng)容易吸收空氣中CO而變質(zhì)。

(1)某課外活動(dòng)小組欲探究某過(guò)氧化鈉樣品是否已經(jīng)變質(zhì),取少量樣品,溶解,加入__________溶液,充分振蕩后有白色沉淀,證明Na2O2已經(jīng)變質(zhì)。

(2)該課外活動(dòng)小組為了粗略測(cè)定過(guò)氧化鈉的純度,他們稱(chēng)取a g樣品,并設(shè)計(jì)用下圖裝置來(lái)測(cè)定過(guò)氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

A中發(fā)生反應(yīng)離子方程式為_____________________。

將儀器連接好以后,必須進(jìn)行的第一步操作是_____________________。

B裝置出來(lái)的氣體是否需要干燥_________________。(填“是”或“否”)

寫(xiě)出裝置C中發(fā)生的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________,______________。

D中NaOH溶液的作用_______________________。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),讀取實(shí)驗(yàn)中生成氣體的體積時(shí),不合理的是_______________。

a.直接讀取氣體體積,不需冷卻到室溫

b.上下移動(dòng)量筒,使得E、F中液面高度相同

c.視線(xiàn)與凹液面的最低點(diǎn)相平讀取量筒中水的體積

讀出量筒內(nèi)水的體積后,折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為V mL,則樣品中過(guò)氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________________。

實(shí)驗(yàn)完成后E到F之間導(dǎo)管內(nèi)殘留水的體積會(huì)使測(cè)量結(jié)果__________。(填“偏大”、“偏小”或“不影響”)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】一定溫度下,把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容積為2 L的密閉容器里,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(s)x C(g)+2D(g),經(jīng)5 s反應(yīng)達(dá)平衡,在此5 s內(nèi)C的平均反應(yīng)速率為0.2 mol·L-1·s-1,同時(shí)生成1 mol D,下列敘述中不正確的是

A. 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為60%

B. x=4

C. 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),相同條件下容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與起始時(shí)壓強(qiáng)比為6∶5

D. 若混合氣體的密度不再變化,則該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】今有A、B、C、D四種元素,已知A元素是地殼中含量最多的元素;B元素為金屬元素,它的原子核外K、L層上電子數(shù)之和等于M、N層電子數(shù)之和;C元素是第三周期第一電離能最小的元素;D元素在第三周期中電負(fù)性最大。

(1)試推斷A、B、C、D四種元素的符號(hào):A________、B________、C________、D________。

(2)寫(xiě)出A元素原子的核外電子排布式:____________;寫(xiě)出B元素原子核外電子排布的價(jià)電子構(gòu)型:__________;用電子排布圖表示C原子的核外電子排布情況:_______________。

(3)比較四種元素的第一電離能和電負(fù)性的大。旱谝浑婋x能____________;電負(fù)性____________

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖是s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道圖,試回答下列問(wèn)題:

1s電子的原子軌道呈______形,每個(gè)s能級(jí)有______個(gè)原子軌道;p電子的原子軌道呈________形,每個(gè)p能級(jí)有________個(gè)原子軌道。

2)元素X的原子最外層電子排布式為nsnnpn1,原子中能量最高的是________電子,其電子云在空間有________方向;元素X的名稱(chēng)是_______,它的氫化物的電子式是____________。若元素X的原子最外層電子排布式為nsn1npn1,那么X的元素符號(hào)為________,原子的電子排布圖為___________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室用 H2 和鈉反應(yīng)制備氫化鈉的裝置如右圖所示(Zn 粒中含有少量 ZnS 雜質(zhì)),下列說(shuō)法不正確的是

A. 、 ②中依次盛有濃 NaOH 溶液、 H2SO4

B. 管式爐加熱前, 用試管收集③處氣體并點(diǎn)燃, 通過(guò)聲音判斷氣體純度

C. 結(jié)束反應(yīng)時(shí), 先停止管式爐加熱, 再關(guān)閉活塞 K

D. 取出瓷舟內(nèi)的固體, 投入適量水中, 若有氣體產(chǎn)生, 即可證明制得了氫化鈉

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】有機(jī)物X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

A.有機(jī)物X的分子式為C20H18O4

B.1mol有機(jī)物X最多可以和8molH2加成

C.1mol有機(jī)物X最多消耗2molNaOH

D.苯環(huán)上的一氯取代產(chǎn)物有4

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】近日,我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了CO2的捕獲與轉(zhuǎn)化,裝置如圖所示,利用其能吸收二氧化碳,并產(chǎn)生有價(jià)值的物質(zhì),該設(shè)計(jì)在國(guó)際期刊《JournalofEnergyChemistry》中發(fā)表。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

A.電源在使用過(guò)程中,b極發(fā)生還原反應(yīng)

B.該裝置實(shí)現(xiàn)了CO2的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

C.利用該裝置的原理,理論上也可用于捕獲與轉(zhuǎn)化硫氧化物、氮氧化物

D.若電源中有4mol電子轉(zhuǎn)移,則最多可捕獲CO222.4L

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氯化亞鐵常用于檢測(cè)硒、污水處理等,其制備和元素含量測(cè)定方法有多種。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)方法一:用H2還原無(wú)水FeCl3制備, 已知FeCl2、 FeCl3易吸水。實(shí)驗(yàn)所需裝置如下:

按氣流從左到右的方向,裝置的連接順序?yàn)?/span>_________(儀器可重復(fù)使用)。

(2)方法二:用如圖裝置(夾持裝置省略)制備氯化亞鐵,發(fā)生反應(yīng)2FeCl3+C6H6Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl。向A中加入無(wú)水氯化鐵和氯苯,控制反應(yīng)溫度在一定范圍加熱一段時(shí)間。

相關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)如表:

C6H5Cl(氯苯)

對(duì)二氯苯

鄰二氯苯

FeCl3

FeCl2

溶解性

不溶于水,易溶于苯

不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯

熔點(diǎn)/℃

-45

53

-15

沸點(diǎn)/℃

132

173

180.5

①儀器B的名稱(chēng)是_________; 反應(yīng)的溫度最好控制在______左右:反應(yīng)結(jié)束后,冷卻實(shí)驗(yàn)裝置,將儀器A內(nèi)物質(zhì)經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后,得到粗產(chǎn)品。洗滌所用的試劑是________。

②通過(guò)燒杯中的現(xiàn)象變化可監(jiān)測(cè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率,則燒杯C中所加試劑是_______。

③過(guò)濾液中含氯苯、鄰二氯苯和對(duì)二氯苯,下列方法可用于鑒別氯苯和對(duì)二氯苯的是________。

a.質(zhì)譜法 b.核磁共振氫譜法 c.元素分析法

(3)某同學(xué)用滴定法測(cè)定產(chǎn)品中鐵元素含量,其測(cè)定過(guò)程如圖:

①該過(guò)程中酸溶時(shí)選擇的最佳試劑是____;還原劑是_______。

②若滴定過(guò)程中消耗c mol·L-1KMnO4溶液VmL,則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_____。 (用含a、c、V的代數(shù)式表示)

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同步練習(xí)冊(cè)答案