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【題目】工業上以鋰輝石為原料生產碳酸鋰的部分工業流程如下:

已知:①鋰輝石的主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2,其中含少量FeO、MgO等。

②Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O

③某些物質的溶解度(S)如下表所示。

T℃

20

40

60

80

S(Li2CO3)/g

1.33

1.17

1.01

0.85

S(Li2SO4)/g

34.2

32.8

31.9

30.7

④Fe3+完全沉淀時pH為3.4

(1)為提高原料浸出速率,除升高溫度外還可采取的措施是__________(任寫一條)。

(2)在濾液1中加入H2O2的目的是__________(用離子方程式表示);調節pH最佳試劑是__________(填序號 )。

A.CuO B.CuCO3 C.MgO D.NH3·H2O

(3)從濾渣中分離出Al2O3的流程如下圖所示,請寫出生成沉淀的離子方程式__________

(4)向濾液2中加入Na2CO3溶液的作用是__________

(5)“過濾、熱水洗滌”步驟中,“熱水洗滌”的原因是__________;證明沉淀已洗凈的操作是__________

【答案】適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等(合理答案均可給分) 2Fe2++H2O2+2H+ =2Fe3++2H2O C Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 使Ca2+完全轉化為沉淀(或除去Ca2+ 碳酸鋰在熱水中溶解度較小,熱水洗滌可減少產品損失 取最后一次洗滌液,加入鹽酸酸化,滴加Ba2+溶液,若無沉淀產生,說明已洗凈

【解析】

鋰輝石(Li2OAl2O34SiO2,含少量少量FeO、MgO)經過加入硫酸酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鎂和不溶的二氧化硅,經過過濾,得到濾渣1二氧化硅,濾液1加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,調節溶液PH=3.4,Fe3+完全沉淀,過濾得到濾渣2為氫氧化鐵,濾液2加入石灰乳和碳酸鈉溶液,以增加Ca2+、OH-的濃度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,過濾得到濾液Mg(OH)2CaCO3,以便形成濾渣3,濾液中加入飽和碳酸鈉溶液沉淀鋰離子生成Li2CO3的沉淀,過濾熱水洗滌Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小,可減少Li2CO3的損失,得到最終產物碳酸鋰。

(1)為提高原料浸出速率,除升高溫度外還可采取的措施是:適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等,故答案為:適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等;

(2)在濾液1中加入H2O2的目的是氧化亞鐵離子調節溶液pH沉淀鐵離子,反應的離子方程式為:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,調節pH最佳試劑是不能引入新的雜質,AB會引入銅離子,D會引入銨根離子,所以調節pH最佳試劑是C氧化鎂,故答案為:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;C;

(3)從濾渣中分離出Al2O3的流程如下所示,其中生成沉淀的反應是鋁鹽和過量氨水生成,反應的離子方程式Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案為:Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

(4)向濾液2中加入Na2CO3溶液的作用是使Ca2+完全轉化為沉淀(或除去Ca2+),故答案為:使Ca2+完全轉化為沉淀(或除去Ca2+);

(5)圖表數據可知碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小,過濾、熱水洗滌步驟中,熱水洗滌的原因是碳酸鋰在熱水中溶解度較小,熱水洗滌可減少產品損失,證明沉淀已洗凈的操作是:取最后一次洗滌液,加入鹽酸酸化,滴加Ba2+溶液,若無沉淀產生,說明已洗凈,故答案為:碳酸鋰在熱水中溶解度較小,熱水洗滌可減少產品損失;取最后一次洗滌液,加入鹽酸酸化,滴加Ba2+溶液,若無沉淀產生,說明已洗凈。

練習冊系列答案
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(1)濾渣的成分為________(填化學式),過濾裝置在使用一段時間后需用NaOH溶液清洗,用化學方程式表示其清洗原理:____________________________

(2)加入H2O2的目的是________________________,一段時間后,溶液中有氣泡出現并放熱,則產生氣泡的原因是_______________________________

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A. Al(OH)3的生成是因為NaHCO3促進了NaAlO2的水解

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(5)應用原電池反應可以探究氧化還原反應進行的方向和程度。按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質不參與反應),進行實驗:

ⅰ.K閉合時,指針偏移。放置一段時間后,指針偏移減小。

ⅱ.隨后向U型管左側逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液,發現電壓表指針的變化依次為:偏移減小→回到零點→逆向偏移。

① 實驗ⅰ中銀作______極。

② 綜合實驗ⅰ、ⅱ的現象,得出Ag+和Fe2+反應的離子方程式是______

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(1)利用如圖所示的儀器可以組裝實驗裝置,則儀器的連接順序是____D、E________________

(2)有關反應的化學方程式為________________________________________________

(3)有的同學認為此裝置不能驗證H2CO3C6H5OH的酸性強弱,你認為________(填“有”或“沒有”)道理。怎樣改進實驗才能驗證H2CO3C6H5OH的酸性強弱?

________________________________________________________________________

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(5)磷化硼是一種耐磨涂料,它可用作金屬的表面保護層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷于高溫下在氫氣中反應合成。

三溴化磷分子的空間構型是_________三溴化硼鍵角是___________

磷化硼晶體晶胞如圖所示:其中實心球為磷原子,在一個晶胞中磷原子空間堆積方式為________磷原子的配位數為___________該結構中有一個配位鍵,提供空軌道的原子是___________己知晶胞邊長apm,阿伏加德羅常數為NA。則磷化硼晶體的密度為___________g/cm3

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主要步驟如下:

步驟1 三頸瓶中裝入10g鎂屑和150mL無水乙醚;裝置B中加入15mL液溴。

步驟2緩慢通入干燥的氮氣,直至溴完全導入三頸瓶中。

步驟3反應完畢后恢復至室溫,過濾除去鎂,濾液轉移至另一干燥的燒瓶中,冷卻至0℃,析出晶體,再過濾得三乙醚合溴化鎂粗品。

步驟4常溫下用苯溶解粗品,冷卻至0℃,析出晶體,過濾,洗滌得三乙醚合溴化鎂,加熱至160℃分解得無水MgBr2產品。

已知:①MgBr2反應劇烈放熱;MgBr2具有強吸水性。

②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5

請回答:

(1)儀器A的名稱是____________。實驗中不能用干燥空氣代替干燥N2,原因是___________

(2)如將裝置B改為裝置C(圖2),可能會導致的后果是_______________________

(3)有關步驟4的說法,正確的是___________

A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B.洗滌晶體可選用0℃的苯

C.加熱至160℃的主要目的是除去苯 D.該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴

(4)為測定產品的純度,可用EDTA(簡寫為Y)標準溶液滴定,反應的離子方程式:Mg2++Y4-=MgY2-

①滴定前潤洗滴定管的操作方法是____________________________

②測定前,先稱取0.2500g無水MgBr2產品,溶解后,用0.0500mol·L-1EDTA標準溶液滴定至終點,消耗EDTA標準溶液26.50mL,則測得無水MgBr2產品的純度是________________________(以質量分數表示)。

(II)化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作環保型阻燃材料,受熱時按如下化學方程式分解:

2Mg5Al3(OH)19(H2O)4=27H2O+10MgO+3Al2O3

(1)寫出該化合物作阻燃劑的兩條依據_______________________________________

(2)用離子方程式表示除去固體產物中Al2O3的原理________________________________

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