Question

17．金屬鋰及其化合物在國民經(jīng)濟建設中用途廣泛，占有重要地位．
（1）鋰在元素周期表中的位置是第二周期IA族
（2）可以證明鋰的金屬性弱于鈉的實驗事實是Na與Li分別與水反應，Na與水的反應更劇烈
（3）下圖是以某富鋰鹵水（主要含Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Cl^-等）進行的沉鋰工藝路線圖．

①“二次除鎂”所得的沉淀中主要有堿式碳酸鎂和碳酸鈣
②“沉鋰”和“二次除鎂”時所用純堿的濃度差異的原因是碳酸鋰的溶解度大于碳酸鎂、碳酸鈣的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的濃度
（4）將上述制備的碳酸鋰加硫酸制得硫酸鋰溶液，再用如右圖所示裝置制備氫氧化銼．
①碳酸鋰與硫酸反應的離子方程式是Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O
②結合電極反應式簡述制得LiOH的原理：a室中發(fā)生反應：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中鋰離子經(jīng)過陽離子交換膜進入a室，a室中最終產(chǎn)物為LiOH與氫氣
③該法中可循環(huán)利用的物質是H₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）鋰在元素周期表中的位置是：第二周期IA族；
（2）利用金屬與水反應劇烈程度等判斷金屬性強弱；
（3）①鹵水中加入氫氧化鈣將大部分鎂離子轉化為氫氧化鎂沉淀，再加入稀碳酸鈉溶液，溶液中鎂離子、鈣離子轉化為沉淀；
②二次除鎂后過濾分離，濾液中加入濃碳酸鈉溶液，使溶液中Li⁺轉化為碳酸鋰沉淀，“沉鋰”和“二次除鎂”時所用純堿的濃度不同，是由于碳酸鋰的溶解度大于碳酸鎂、碳酸鈣的溶解度；
（4）①碳酸鋰與硫酸反應生成硫酸鋰、二氧化碳與水；
②由水的生成物可知，a室為陰極室，c為陽極室，a室中水放電生成氫氣與堿，b室中鋰離子經(jīng)過陽離子交換膜進入a室，最終得到LiOH，c室中水放電生成氧氣與氫離子，硫酸根離子經(jīng)過陰離子交換膜加入c室，最終得到硫酸；
③c室中生成的硫酸可以溶解碳酸鋰．

解答 解：（1）鋰在元素周期表中的位置是：第二周期IA族，故答案為：第二周期IA族；
（2）Na與Li分別與水反應，Na與水的反應更劇烈，證明鋰的金屬性弱于鈉，
故答案為：Na與Li分別與水反應，Na與水的反應更劇烈；
（3）①鹵水中加入氫氧化鈣將大部分鎂離子轉化為氫氧化鎂沉淀，再加入稀碳酸鈉溶液，溶液中鎂離子、鈣離子轉化為沉淀，“二次除鎂”所得的沉淀中主要有堿式碳酸鎂和碳酸鈣，
故答案為：碳酸鈣；
②二次除鎂后過濾分離，濾液中加入濃碳酸鈉溶液，使溶液中Li⁺轉化為碳酸鋰沉淀，“沉鋰”和“二次除鎂”時所用純堿的濃度不同，是由于碳酸鋰的溶解度大于碳酸鎂、碳酸鈣的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的濃度，
故答案為：碳酸鋰的溶解度大于碳酸鎂、碳酸鈣的溶解度，使Li⁺沉淀需要增大CO₃^2-的濃度；
（4）①碳酸鋰與硫酸反應生成硫酸鋰、二氧化碳與水，反應離子方程式為：Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Li₂CO₃+2H⁺=Li⁺+CO₂↑+H₂O；
②由水的生成物可知，a室為陰極室，c為陽極室，a室中水放電發(fā)生反應：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中鋰離子經(jīng)過陽離子交換膜進入a室，最終得到LiOH，c室中水放電生成氧氣與氫離子，硫酸根離子經(jīng)過陰離子交換膜加入c室，最終得到硫酸；
故答案為：a室中發(fā)生反應：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，b室中鋰離子經(jīng)過陽離子交換膜進入a室，a室中最終產(chǎn)物為LiOH與氫氣；
③c室中生成的H₂SO₄可以溶解碳酸鋰，進行循環(huán)利用，
故答案為：H₂SO₄．

點評 本題考查物質制備工藝流程，是化學與技術綜合運用，涉及海水資源的開發(fā)與利用、物質的分離提純、電解原理應用等，側重考查學生對原理的分析理解，難度中等．