Question

【题目】锂元素被誉为“能源元素”．锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能，在化工、电子、宇航、核能、能源等领域都得到广泛应用．
（1）Ⅰ锂的原子结构示意图为；锂暴露在湿空气中时，会迅速地失去金属光泽、表面开始变黑，更长时间则变成白色．生成的化合物是氮化锂、氢氧化锂，最终生成碳酸锂．写出生成氮化锂的化学方程式 ．
（2）Ⅱ下面是从锂辉石（Li2OAl2O3SiO2）中提出锂的工业流程示意图．
①高温煅烧时的反应原理为：
Li2OAl2O3SiO2+K2SO4═K2OAl2O3SiO2+Li2SO4
Li2OAl2O3SiO2+Na2SO4═Na2OAl2O3SiO2+Li2SO4
②锂离子浸取液中含有的金属离子为：K+、Na+、Li+、Fe3+、Fe2+、Al3+、Mn2+ ．
③几种金属离子沉淀完全的pH

金属离子	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在不同温度下的溶解度（g/100g水）

温度 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.浸取时使用冷水的原因是 ．
b.滤渣2的主要成分为 ．
c.流程中分2次调节pH（pH7～8和pH＞13），有研究者尝试只加一次浓NaOH溶液使pH＞13，结果发现在加饱和碳酸钠溶液沉锂后，随着放置时间延长，白色沉淀增加，最后得到的Li2CO3产品中杂质增多．Li2CO3产品中的杂质可能是 ， 用离子方程式表示其产生的原因 ．
d.加热浓缩的作用是 ．
e.洗涤Li2CO3晶体使用 ．

Answer 1

【答案】
（1）；6Li+N2=2Li3N
（2）Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，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+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出；热水
【解析】解：I．锂的原子核外有2个电子层，各层电子数为2、1，原子结构示意图为： ，Li与氮气反应生成Li3N，反应方程式为：6Li+N2=2Li3N，所以答案是： ；6Li+N2=2Li3N；Ⅱ．锂辉石（Li2OAl2O34SiO2）煅烧后，冷却、研磨，有利于冷水的浸取，抽滤，得到滤渣为硅酸盐，结合锂离子浸取液中含有的金属离子、离子沉淀完全pH，可知加热NaOH浓溶液，调节溶液pH=7～8，Al3+、Fe3+转化为Al（OH）3、Fe（OH）3 ， 抽滤后再加入NaOH浓溶液，调节溶液pH＞13，应是将Mn2+转化为沉淀，抽滤后，加热浓缩，加入饱和碳酸钠溶液，由于Li2CO3的溶解度远小于Li2SO4 ， 会析出Li2CO3 ， 由于Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损失，得到最终产物碳酸锂．（1）Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率，故用冷水浸取，所以答案是：Li2SO4的溶解度随温度升高而减少，用冷水浸取可以提高浸取率；（2）①由上述分析可知，滤渣2为Al（OH）3、Fe（OH）3 ， 所以答案是：Al（OH）3、Fe（OH）3；②只加一次浓NaOH溶液使pH＞13，会使溶液中Al3+转化为AlO2﹣ ， 放置后，空气中二氧化碳与AlO2﹣、水反应生成Al（OH）3 ， Li2CO3产品中的杂质可能是Al（OH）3 ， 相应的离子方程式为：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的溶解度随温度升高而减小，加热浓缩，提高Li+ 浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出，所以答案是：提高Li+浓度和溶液温度，使得Li2CO3容易析出；④Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，用热水洗涤可以减少碳酸锂的损耗，所以答案是：热水．