Question

（12分）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。其部分工艺流程如下：

已知：① Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂ +H₂SO₄（浓）Li₂SO₄+Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

② 某些物质的溶解度（S）如下表所示。

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的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。则步骤Ⅱ中最佳反应的离子方程式是____________________________。

（2）已知滤液1中的主要离子为Li⁺、Mg^2＋、Ca²⁺、SO₄^2－，滤渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃。向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述，并写离子方程式）

__________________________________________________________________。

（3）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是  　　    。

（4）工业上，将Li₂CO₃粗品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下。

a．将Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。

b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液，过滤、烘干得高纯Li₂CO₃。

① a中，阳极的电极反应式是______________________________________。

② b中，生成Li₂CO₃反应的化学方程式是______________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺ 

（2）　　平衡右移，沉淀转变为Mg(OH)₂              

Mg²⁺＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂＋Ca²⁺

（3）Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失

（4）①2Cl^――2e^―＝Cl₂↑　　②2LiOH+NH₄HCO₃＝Li₂CO₃+NH₃ .H₂O＋H₂O

【解析】（1）滤渣I中含有氧化铝和二氧化硅，由于二者都和氢氧化钠反应，所以要除去二氧化硅，应该用盐酸溶解氧化铝。过滤后向滤液中通入氨气即生成氢氧化铝沉淀，方程式为Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺。

（2）石灰乳中存在平衡，由于镁离子结合OH^－，生成更难溶的氢氧化镁，平衡右移，沉淀转变为Mg(OH)₂，方程式为Mg²⁺＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂＋Ca²⁺。

（3）由于Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失。

（4）①由于电解池中阳极失去电子，所以溶液中的氯离子在阳极放电，方程式为2Cl^――2e^―＝Cl₂↑。

②根据反应物和生成物可以写出反应的方程式为2LiOH+NH₄HCO₃＝Li₂CO₃+NH₃ .H₂O＋H₂O 。