Question

9．工业上以锂辉石（Li₂O•A1₂O₃•4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂．其部分工艺流程如图1：

已知：①Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$Li₂SO₄+Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓
②不同温度下Li₂CO₃和Li₂SO₄的溶解度如下表：

T/℃	20	40	60	80
S（Li2CO3）/g	1.33	1.17	1.01	0.85
S（Li2SO4）/g	34.2	32.8	31.9	30.7

（1）从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如下所示，括号中表示加入过量的试剂，方框表示所得到的物质．则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

（2）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失．
（3）工业上用电解法将Li₂CO₃粗品制成高纯Li₂CO₃，其中向电解后所得的纯LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液可生成Li₂CO₃，反应的化学方程式是2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O．

Answer 1

分析 锂辉石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅，经过过滤，得到滤渣1二氧化硅，滤液1经过调节PH值，使溶液得到滤液Mg（OH）₂和CaCO₃．向滤液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的浓度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成滤渣2，热水洗涤Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，可减少Li₂CO₃的损失，得到最终产物碳酸锂，
（1）步骤Ⅱ中铝离子与氨水反应生成氢氧化铝沉淀；
（2）依据图表分析可知碳酸锂溶解度随温度升高减小；
（3）电解后向LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂．

解答 解：锂辉石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅，经过过滤，得到滤渣1二氧化硅，滤液1经过调节PH值，使溶液得到滤液Mg（OH）₂和CaCO₃．向滤液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的浓度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成滤渣2，热水洗涤Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，可减少Li₂CO₃的损失，得到最终产物碳酸锂，
（1）步骤Ⅱ中反应是铝离子生成氢氧化铝的反应，反应离子方程式为：
Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”，图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小，减少沉淀的损失，
故答案为：Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失；
（3）电解后向LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂的方程式为：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O，
故答案为：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O．

点评 本题考查了物质生产流程的分析判断，流程分析，为高频考点，侧重于学生分析能力，有利于培养学生良好的科学素养，注意把握物质性质的应用，题目侧重铝及其化合物性质的应用，氧化铝的提取方法，题目难度中等．