Question

（2012?崇明縣二模）工業上以鋰輝石（Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）為原料生產碳酸鋰．其部分工藝流程如下：

已知：①Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂+H₂SO₄（濃）

加熱

Li₂SO₄+Al₂O₃?4SiO₂?H₂O↓
②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

③從濾渣1中分離出Al₂O₃的部分流程如圖所示：

（1）請依次寫出在括號內加入試劑的化學式

HCl

、

NH₃?H₂O

．
（2）請依次寫出方框中所得到物質的化學式

AlCl₃

、

Al（OH）₃

．
（3）步驟Ⅰ中反應的離子方程式是

Al₂O₃+6H⁺=Al³⁺+3H₂O

．
（4）已知濾渣2的主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃．向濾液1中加入石灰乳的作用是（運用化學平衡原理簡述）

增加Ca²⁺、OH^-的濃度，有利于Mg（OH）₂、CaCO₃的析出

．
（5）向濾液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

．
（6）氧化鋁在工業上用作高溫耐火材料，制耐火磚、坩堝、瓷器、人造寶石等，同時氧化鋁也是煉鋁的原料．寫出用氧化鋁煉鋁的化學方程式：

2Al₂O₃（熔融）

通電  .

4Al+3O₂↑

．

Answer 1

分析：（1）結合鋰輝石成分，依據流程圖反應關系分析可知濾渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，加入鹽酸，氧化鋁溶解為氯化鋁，二氧化硅不反應，過濾得到濾液中加入一水合氨生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
（2）依據流程圖反應關系分析可知濾渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，加入鹽酸，氧化鋁溶解為氯化鋁，二氧化硅不反應，過濾得到濾液中加入一水合氨生成氫氧化鋁沉淀，灼燒得到氧化鋁；
（3）步驟Ⅰ中反應是氧化鋁溶解于鹽酸生成氯化鋁和水；
（4）石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子；
（5）依據圖表分析可知碳酸鋰溶解度隨 溫度升高減小；
（6）工業上電解熔融的氧化鋁生成鋁和氧氣．

解答：解：（1）鋰輝石（Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂，含少量Ca、Mg元素），加入硫酸浸出發生的反應為：Li₂O?Al₂O₃?4SiO₂+H₂SO₄（濃）

加熱

Li₂SO₄+Al₂O₃?4SiO₂?H₂O↓，推斷濾渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O，分離得到氧化鋁可以先加入鹽酸溶解氧化鋁，二氧化硅不反應，過濾得到氯化鋁溶液，加入過量一水合氨會完全沉淀鋁離子生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到沉淀灼燒得到氧化鋁，故答案為：HCl；NH₃?H₂O；
（2）依據（1）所選試劑結合流程圖判斷為加入鹽酸溶解后得到氯化鋁溶液，加入一水合氨得到沉淀氫氧化鋁，
故答案為：AlCl₃；Al（OH）₃；
（3）步驟Ⅰ中反應氧化鋁溶解于鹽酸生成氯化鋁和水的反應，反應的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（4）石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子，
故答案為：增加Ca²⁺、OH^-的濃度，有利于Mg（OH）₂、CaCO₃的析出；
（5）向濾液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；
（6）工業上利用加入冰晶石的氧化鋁熔融電解得到鋁和氧氣，反應的化學方程式為：2Al₂O₃（熔融）

通電  .

4Al+3O₂↑，
故答案為：2Al₂O₃（熔融）

通電  .

4Al+3O₂↑．

點評：本題考查了物質生產流程的分析判斷，流程分析，物質性質的應用是解題關鍵，主要是鋁及其化合物性質的應用，氧化鋁的提取方法，題目難度中等．