Question

【題目】四氫鋁鋰（LiAlH4）常作有機合成的重要還原劑。以輝鋰礦（主要成分是Li2O·Al2O3·4SiO2，含少量Fe2O3）為原料合成四氫鋁鋰的流程如下：

已知：①幾種金屬氫氧化物沉淀的pH如表所示：

物質(zhì)	Fe(OH)3	Al(OH)3
開始沉淀的pH	2.3	4.0
完全沉淀的pH	3.7	6.5

②常溫下，Ksp(Li2CO3)=2.0×10－3，Li2CO3在水中溶解度隨著溫度升高而減小。

回答下列問題：

(1)上述流程中，提高“酸浸”速率的措施有________________、加熱；加入CaCO3的作用是_____，“a”的最小值為______________。

(2)寫出LiH和AlC13反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________（條件不作要求）。

(3)用熱水洗滌Li2CO3固體，而不用冷水洗滌，其目的是_______________。

(4)四氫鋁鋰LiAlH4溶解于NaOH溶液后得到無色透明溶液，并產(chǎn)生一種無色氣體。請寫出該反應(yīng)的離子方程式_____________________。

(5)在有機合成中，還原劑的還原能力通常用“有效氫”表示，其含義是1克還原劑相當(dāng)于多少克氫氣的還原能力。LiAlH4的“有效氫”為________________（結(jié)果保留2位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】粉碎礦石(或提高硫酸濃度、攪拌) 調(diào)節(jié)溶液的pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物 6.5 減少碳酸鋰的損失 0.21

【解析】

以輝鋰礦(主要成分是Li2OAl2O34SiO2，含少量Fe2O3)為原料合成四氫鋁鋰，礦粉中加入濃硫酸并加熱反應(yīng)，然后過濾，得到的濾渣1為脈石，濾液1中含有硫酸鐵、硫酸鋁、硫酸鋰和硫酸，向濾液1中加入碳酸鈣，碳酸鈣和氫離子反應(yīng)從而調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，濾液2中含有硫酸鋰和硫酸鈣，向濾液2中加入碳酸鈣，得到碳酸鋰沉淀和濾液3，電解氯化鋰得到Li，Li和氫氣化合得到LiH，LiH和氯化鋁在一定條件下反應(yīng)生成LiAlH4，據(jù)此解答。

(1)上述流程中，提高“酸浸”速率的措施有粉碎礦石、提高硫酸濃度、攪拌、加熱等措施；加入碳酸鈣可中和溶液中的酸，使Al3+、Fe3+完全生成氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，從而除去，從表格數(shù)據(jù)可以看出，調(diào)節(jié)pH最小值為6.5，可確保兩種離子完全沉淀，故答案為：粉碎礦石(或提高硫酸濃度、攪拌)；調(diào)節(jié)溶液的pH使Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化成氫氧化物；6.5；

(2)氯化鋁與氫化鋰反應(yīng)生成四氫鋁鋰和氯化鋰，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，故答案為：；

(3)依題意，碳酸鋰的溶解度隨溫度升高而減小，用熱水洗滌碳酸鋰，可以減少碳酸鋰損失，故答案為：減少碳酸鋰的損失；

(4)四氫鋁鋰LiAlH4溶解于NaOH溶液后得到無色透明溶液，堿性環(huán)境鋁元素轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，并產(chǎn)生一種無色氣體為氫氣，氫元素的化合價由-1價和+1價變?yōu)?/span>0價，發(fā)生歸中反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：故答案為：；

(5)由題給信息可知，還原劑的還原能力實指失電子數(shù)，1mol LiAlH4能提供8mol電子，相當(dāng)于4mol H2，LiAH4的有效氫，故答案為：0.21。