Question

【題目】工業上以鋰輝石為原料生產碳酸鋰的部分工業流程如下：

已知：①鋰輝石的主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2，其中含少量FeO、MgO等。

②Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O

③某些物質的溶解度(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

④Fe3+完全沉淀時pH為3.4

(1)為提高原料浸出速率，除升高溫度外還可采取的措施是__________(任寫一條)。

(2)在濾液1中加入H2O2的目的是__________(用離子方程式表示)；調節pH最佳試劑是__________(填序號 )。

A．CuO B．CuCO3 C．MgO D．NH3·H2O

(3)從濾渣中分離出Al2O3的流程如下圖所示，請寫出生成沉淀的離子方程式__________。

(4)向濾液2中加入Na2CO3溶液的作用是__________。

(5)“過濾、熱水洗滌”步驟中，“熱水洗滌”的原因是__________;證明沉淀已洗凈的操作是__________。

Answer 1

【答案】適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等(合理答案均可給分) 2Fe2++H2O2+2H+ =2Fe3++2H2O C Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+ 使Ca2+完全轉化為沉淀（或除去Ca2+） 碳酸鋰在熱水中溶解度較小，熱水洗滌可減少產品損失 取最后一次洗滌液，加入鹽酸酸化，滴加Ba2+溶液，若無沉淀產生，說明已洗凈

【解析】

鋰輝石(Li2OAl2O34SiO2，含少量少量FeO、MgO等)經過加入硫酸酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鎂和不溶的二氧化硅，經過過濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調節溶液PH=3.4，Fe3+完全沉淀，過濾得到濾渣2為氫氧化鐵，濾液2加入石灰乳和碳酸鈉溶液，以增加Ca2+、OH-的濃度，使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出，過濾得到濾液Mg(OH)2和CaCO3，以便形成濾渣3，濾液中加入飽和碳酸鈉溶液沉淀鋰離子生成Li2CO3的沉淀，過濾熱水洗滌Li2CO3的溶解度隨溫度升高而減小，可減少Li2CO3的損失，得到最終產物碳酸鋰。

(1)為提高原料浸出速率，除升高溫度外還可采取的措施是：適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等，故答案為：適當增大硫酸濃度、減小原料顆粒直徑、攪拌等；

(2)在濾液1中加入H2O2的目的是氧化亞鐵離子調節溶液pH沉淀鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，調節pH最佳試劑是不能引入新的雜質，AB會引入銅離子，D會引入銨根離子，所以調節pH最佳試劑是C氧化鎂，故答案為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；C；

(3)從濾渣中分離出Al2O3的流程如下所示，其中生成沉淀的反應是鋁鹽和過量氨水生成，反應的離子方程式Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+，故答案為：Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

(4)向濾液2中加入Na2CO3溶液的作用是使Ca2+完全轉化為沉淀(或除去Ca2+)，故答案為：使Ca2+完全轉化為沉淀(或除去Ca2+)；

(5)圖表數據可知碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小，“過濾、熱水洗滌”步驟中，“熱水洗滌”的原因是碳酸鋰在熱水中溶解度較小，熱水洗滌可減少產品損失，證明沉淀已洗凈的操作是：取最后一次洗滌液，加入鹽酸酸化，滴加Ba2+溶液，若無沉淀產生，說明已洗凈，故答案為：碳酸鋰在熱水中溶解度較小，熱水洗滌可減少產品損失；取最后一次洗滌液，加入鹽酸酸化，滴加Ba2+溶液，若無沉淀產生，說明已洗凈。