Question

【題目】四氫鋁鋰（LiAlH4）常作為有機合成的重要還原劑。工業上以輝鋰礦（主要成分是LiAlSi2O6，含少量Fe2O3）為原料合成四氫鋁鋰的流程如圖：

已知：金屬氫氧化物沉淀的pH如下表所示：

物質	Fe(OH)3	Al(OH)3
開始沉淀的pH	2.3	4
完全沉淀的pH	3.7	6.5

請回答：

（1）寫出LiAlSi2O6與硫酸反應的化學方程式__。濾渣2的主要成分為__（填化學式），“a”的最小值為__。

（2）已知Li2CO3微溶于水，其飽和溶液的濃度與溫度關系如下表所示。操作2中，蒸發濃縮后必須趁熱過濾，其原因是__，90℃時Ksp(Li2CO3)的值為__。

溫度/℃	10	30	60	90
濃度/mol·L-1	0.21	0.17	0.14	0.10

（3）流程中由LiC1制備金屬Li的電解條件是__。

（4）為測定制備的四氫鋁鋰（LiAlH4）的純度，稱取樣品ag加入水使其完全反應后，收集到標況下氣體VmL，

①LiAlH4溶解時發生反應的化學方程式為__。

②樣品的純度為__（列出數學表達式即可）。

Answer 1

【答案】2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓ Fe(OH)3、Al(OH)3 6.5 Li2CO3溶解度隨溫度升髙而降低，蒸發濃縮后趁熱過濾，能減少Li2CO3的溶解損失 4.0×10-3 Pt等惰性電極、熔融的LiCl LiAlH4+4H2O=LiOH+Al(OH)3+4H2↑ %

【解析】

礦粉加硫酸溶解，發生反應2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，過濾后得到濾液1，則濾液1中主要成分為硫酸鋁、硫酸鐵和硫酸鋰；向濾液1中加入碳酸鈉調節溶液pH，使硫酸鋁、硫酸鐵以氫氧化鐵和氫氧化鋁的沉淀形式析出，過濾后得到濾液2，濾液2的主要成分為硫酸鋰，加入碳酸鈉后反應得到碳酸鋰沉淀，碳酸鋰經反應生成LiCl，用惰性電極電解熔融的LiCl，得到單質Li，單質Li再經反應得到四氫鋁鋰，據此分析解答。

(1)LiAlSi2O6與硫酸反應生成硫酸鋰、硫酸鋁和不溶于水的硅酸，化學方程式為2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4H2SiO3↓；濾液1中加碳酸鈉調節pH結合流程圖可知，目的是為了讓鐵、鋁元素以氫氧化鐵和氫氧化鋁形式除去，故濾渣2的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3，為了盡量除去雜質，結合表格數據，應將pH調至6.5，使Fe(OH)3、Al(OH)3完全沉淀。

(2)結合表格信息可知，Li2CO3微溶于水且溶解度隨溫度升高而降低，蒸發濃縮后趁熱過濾，能減少Li2CO3的溶解損失；Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)c(CO32-)=0.2020.10=4.0×10-3。

(3)流程中由LiC1制備金屬Li，鋰離子在陰極得電子生成金屬鋰，為防止其他氧離子得電子，電解條件是Pt等惰性電極、熔融的LiCl。

(4)①LiAlH4與水反應生成氫氧化鋰、氫氧化鋁和氫氣，化學方程式為LiAlH4+4H2O=LiOH+Al(OH)3+4H2↑。

②根據反應方程式可知n(H2)=4n(LiAlH4)，標況下生成氫氣的物質的量n(H2)= ，則n(LiAlH4)= ，m(LiAlH4)= ，純度為