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金属锂在通讯和航空航天领域中有重要的应用.以某锂矿为原料制取锂的工艺流程如下图,其主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2,另含有FeO、MgO、CaO等杂质.已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完
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金属锂在通讯和航空航天领域中有重要的应用.以某锂矿为原料制取锂的工艺流程如下图,其主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2,另含有FeO、MgO、CaO等杂质.
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如表:
请回答下列问题:
(1)锂矿中的FeO在反应 I中发生的化学反应方程式为___
(2)反应 II中pH的范围是___
(3)沉淀B中主要成分为CaCO3和___(填化学式);沉淀C应使用___ 洗涤(选填“热水”或“冷水”)
(4)反应 IV发生的离子方程式为___
(5)电解熔融LiCl的阴极电极反应式为___;阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是___.
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
开始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 50 | 75 | 100 |
Li2CO3的溶解度/g | 1.539 | 1.406 | 1.329 | 1.181 | 0.866 | 0.728 |
(1)锂矿中的FeO在反应 I中发生的化学反应方程式为___
(2)反应 II中pH的范围是___
(3)沉淀B中主要成分为CaCO3和___(填化学式);沉淀C应使用___ 洗涤(选填“热水”或“冷水”)
(4)反应 IV发生的离子方程式为___
(5)电解熔融LiCl的阴极电极反应式为___;阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是___.
▼优质解答
答案和解析
锂矿主要成分为Li2O、Al2O3、SiO2,另含有FeO、MgO、CaO等杂质为原料来制取金属锂,加入过量浓硫酸溶解锂矿,加入碳酸钙除去过量的硫酸调节溶液PH=5,使铁离子和铝离子沉淀完全,加入水洗过滤洗去矿泥,然后加入氢氧化钙和碳酸钠沉淀镁离子和钙离子,过滤得到溶液中主要是锂离子的溶液,蒸发浓缩,加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂,洗涤后加入盐酸溶解得到纯净的氯化锂溶液,加热蒸干得到氯化锂,电解熔融氯化锂得到金属锂.
(1)锂矿中的FeO在反应 I中与浓硫酸发生氧化还原反应,被氧化成硫酸铁,反应的化学反应方程式为2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O,
故答案为:2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O;
(2)反应 II中要使铝离子和铁离子全部沉淀,而镁离子不能沉淀,根据题中提供的属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH可知反应 II中pH的范围是4.7≤pH<9.6,
故答案为:4.7≤pH<9.6;
(3)反应Ⅲ主要是沉淀镁离子,所以沉淀B中主要成分为CaCO3和Mg(OH)2,沉淀C为碳酸锂,其溶解度随温度升高而降低,洗涤时要减少碳酸锂的损失,所以要用热水洗涤,
故答案为:Mg(OH)2;热水;
(4)反应 IV是用碳酸根离子将溶液中的锂离子沉淀,反应的离子方程式为2Li++CO32-=Li2CO3,故答案为:2Li++CO32-=Li2CO3;
(5)电解熔融LiCl时阴极锂离子得电子生成锂,电极反应式为Li++e-=Li,蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,氢氧化锂部分分解生成氧化锂,电解时会生成氧气,所以阳极产生的氯气中会混有少量氧气,
故答案为:Li++e-=Li;加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,受热分解生成Li2O,电解时放电产生O2.
(1)锂矿中的FeO在反应 I中与浓硫酸发生氧化还原反应,被氧化成硫酸铁,反应的化学反应方程式为2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O,
故答案为:2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O;
(2)反应 II中要使铝离子和铁离子全部沉淀,而镁离子不能沉淀,根据题中提供的属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH可知反应 II中pH的范围是4.7≤pH<9.6,
故答案为:4.7≤pH<9.6;
(3)反应Ⅲ主要是沉淀镁离子,所以沉淀B中主要成分为CaCO3和Mg(OH)2,沉淀C为碳酸锂,其溶解度随温度升高而降低,洗涤时要减少碳酸锂的损失,所以要用热水洗涤,
故答案为:Mg(OH)2;热水;
(4)反应 IV是用碳酸根离子将溶液中的锂离子沉淀,反应的离子方程式为2Li++CO32-=Li2CO3,故答案为:2Li++CO32-=Li2CO3;
(5)电解熔融LiCl时阴极锂离子得电子生成锂,电极反应式为Li++e-=Li,蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,氢氧化锂部分分解生成氧化锂,电解时会生成氧气,所以阳极产生的氯气中会混有少量氧气,
故答案为:Li++e-=Li;加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,受热分解生成Li2O,电解时放电产生O2.
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