Question

【題目】已知β鋰輝礦（主要成分為LiAlSi2O6 ， 還含有FeO、MgO、CaO等雜質），下面是以鋰輝礦為原料來制取金屬鋰的一種工藝流程．
已知：①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH：

氫氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
開始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：

溫度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

請回答下列問題：
（1）為了提高β鋰輝礦浸出率可采取措施有 ．
（2）反應Ⅰ發生主反應：LiAlSi2O6+H2SO4（濃Li2SO4+++H2O，根據題意配平上述方程式．
（3）反應Ⅱ加入碳酸鈣的作用是 ．
（4）反應Ⅲ中生成沉淀A成分： ． （填化學式）
（5）蒸發濃縮過程中主要發生離子反應方程式： ．
（6）洗滌所得Li2CO3沉淀要使用（選填“熱水”或“冷水”），你選擇的理由是 ．
（7）電解熔融氯化鋰生產鋰時，陽極產生的Cl2中會混有少量O2 ， 用電極反應式說明原因 ．

Answer 1

【答案】
（1）適當提高溶液的溫度或粉碎鋰輝礦增大接觸面積或多次浸出或延長浸出時間或多次攪拌
（2）2；4；1；Al2（SO4）3；4SiO2↓；4
（3）除去反應Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3+、Al3+完全沉淀
（4）Mg（OH）2、CaCO3
（5）2Li++CO32﹣=Li2CO3↓
（6）熱水；Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗
（7）加熱蒸干LiCl溶液時，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時產生O2 ， 2O2﹣﹣4e﹣=O2↑
【解析】解：（1）將硅酸鹽改為氧化物形式的方法為：依次將各元素寫成氧化物形式，中間用“”連接，同時要注意氧化物先后順序，為Li2OAl2O34SiO2 ， 所以答案是：Li2OAl2O34SiO2；（2）LiAlSi2O6 與H2SO4（濃）反應生成硫酸鋰、硫酸鋁、二氧化硅和水，結合原子守恒配平得到化學方程式為：2LiAlSi2O6+4H2SO4（濃）=Li2SO4+Al2（SO4）3+4SiO2↓+4H2O，
所以答案是：2，4，1，Al2（SO4）3 ， 4SiO2↓，4；（3）β﹣鋰輝礦在加入過量濃硫酸后，只有SiO2不溶，同時Fe2+被氧化為Fe3+ ， 并生成CaSO4沉淀，所以溶液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Li+等離子，依據實驗目的可知必須除去雜質離子，故在反應Ⅱ中加入碳酸鈣的作用為：可除去反應Ⅰ中過量的H2SO4 ， 降低溶液中c（H+），根據pH=5，可使Fe3+、Al3+完全沉淀，
所以答案是：除去反應Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3+、Al3+完全沉淀；（4）利用題干信息知反應Ⅲ要除去Mg2+ ， 但在加入沉淀劑Ca（OH）2時會引入大量Ca2+ ， 故還需加入Na2CO3除去Ca2+ ， 即沉淀A為Mg（OH）2沉淀與CaCO3沉淀的混合物，反應的離子方程式為：Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓、Ca2++CO32﹣═CaCO3↓，
所以答案是：Mg（OH）2、CaCO3；（5）蒸發濃縮過程中主要發生鋰離子結合碳酸根離子生成碳酸鋰，反應的離子方程式為：2Li++CO32﹣=Li2CO3↓，
所以答案是：2Li++CO32﹣=Li2CO3↓；（6）實驗室里分離固液混合物的操作是過濾，由題中給出Li2CO3的溶解度與溫度的關系，可知洗滌Li2CO3沉淀要使用熱水，Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗，
所以答案是：熱水；Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗；（7）由有氧氣產生可逆推知可能的原因：加熱蒸干LiCl溶液時，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時產生O2 ，
所以答案是：加熱蒸干LiCl溶液時，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時產生O2 ；