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Li2OAl2O34SiO2，含少量Fe2O3）為原料合成四氫鋁鋰的流程如圖：

已知：①幾種金屬氫氧化物沉淀的pH如表所示：

物質	Fe(OH)3	A1(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____ (寫兩條)；加入CaCO3的作用是____，“a”的最小值為____。

（2）用熱水洗滌Li2CO3固體，而不用冷水洗滌，其目的是___；檢驗碳酸鋰是否洗凈的實驗操作是___。

（3）寫出LiH和AlCl3反應的化學方程式：___(條件不作要求)

（4）設計簡單方案由Li2CO3制備無水LiCl：___。

（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克還原劑相當于多少克氫氣的還原能力，LiAlH4的“有效氫"為___。(結果保留2位小數)

Answer 1

【答案】粉碎礦石、加熱、增大酸的濃度等 調節pH使Al3+、Fe3+轉化成氫氧化物 6.5 減少碳酸鋰的損失 取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液和稀鹽酸 AlCl3+4LiH=LiAlH4+3LiCl 用鹽酸溶解，在氯化氫氣流中蒸干溶液 0.21

【解析】

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從而調節溶液的pH，使溶液中鐵離子、鋁離子轉化為沉淀，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生成LiAlH4；

(1)加硫酸從礦石中浸出，如粉碎礦石、提高硫酸濃度、加熱等措施可以提高反應速率；加入碳酸鈣中和溶液中的酸，使鐵、鋁離子完全生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，從而除去雜質；從表格信息看，調節pH最小值為6.5，確保鋁離子完全沉淀；

(2)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；沉淀表面有硫酸鈉，檢驗SO42-可判斷沉淀是否洗凈，方法為：取最后一次洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液和稀鹽酸(或其它合理答案)；

(3)氯化鋁與氫化鋰反應生成四氫鋁鋰和氯化鋰，方程式為AlCl3+4LiH=LiAlH4+3LiCl；

(4)先用稀鹽酸溶解碳酸鋰得到氯化鋰，因為氯化鋰水解，為防止其水解，需要在氯化氫中蒸干氯化鋰溶液，從而得到LiCl固體；

(5)由題給信息可知，還原劑的還原能力實指失電子數，1molLiAlH4能提供8mol電子，相當于4molH2，LiAH4的有效氫為≈0.21。