Question

【題目】氧化鋰(Li2O)是鋰電池工業(yè)的重要原料。以粗碳酸鋰為原料制備氧化鋰的一種工藝流程如下：

注：常溫下，碳酸鋰微溶于水，氫氧化鋰可溶于水。

（1）反應(yīng)Ⅰ中通入CO2需加壓的原因是______。

（2）①反應(yīng)Ⅱ生成LiOH的化學(xué)方程式為______。

②石灰乳的固液比[Ca(OH)2的質(zhì)量與H2O的體積之比]對LiOH產(chǎn)率和濾液中LiOH濃度的影響如右圖所示。實際生產(chǎn)中選擇固液比25 g·L-1，若固液比過低對后續(xù)操作的不利影響是______。

（3）濃縮、結(jié)晶所得LiOH·H2O通過灼燒得到Li2O。

①LiOH·H2O中常含有少量的Li2CO3，但該物質(zhì)對所制Li2O得純度無影響，其原因是______。

②將LiOH·H2O置于不同坩堝內(nèi)，在空氣中充分灼燒，反應(yīng)后固體產(chǎn)物的XRD圖譜如右圖所示（XRD圖譜可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）。欲制得高純氧化鋰最適宜的坩堝是______。鐵坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

Answer 1

【答案】 促進Li2CO3的轉(zhuǎn)化、加快Li2CO3反應(yīng)的速率 LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O 所得濾液LiOH濃度太低，不利于后期的濃縮結(jié)晶 Li2CO3高溫分解生成Li2O 鋰化剛玉坩堝 20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O

【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ中碳酸鋰懸濁液與二氧化碳反應(yīng)生成LiHCO3，通入CO2時，加壓可以促進Li2CO3的轉(zhuǎn)化、加快Li2CO3反應(yīng)的速率，故答案為：促進Li2CO3的轉(zhuǎn)化、加快Li2CO3反應(yīng)的速率；

(2)①反應(yīng)Ⅱ中溶液與石灰乳反應(yīng)生成LiOH，反應(yīng)的化學(xué)方程式為LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O，故答案為：LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O；

②根據(jù)石灰乳的固液比[Ca(OH)2的質(zhì)量與H2O的體積之比]對LiOH產(chǎn)率和濾液中LiOH濃度的影響可知，實際生產(chǎn)中選擇固液比25 g·L-1，若固液比過低，所得濾液LiOH濃度太低，不利于后期的濃縮結(jié)晶，故答案為：所得濾液LiOH濃度太低，不利于后期的濃縮結(jié)晶；

(3)①LiOH·H2O中常含有少量的Li2CO3，但該物質(zhì)對所制Li2O得純度無影響，是因為Li2CO3高溫容易分解生成Li2O和二氧化碳，故答案為：Li2CO3高溫分解生成Li2O；

(3)濃縮、結(jié)晶所得LiOH·H2O通過灼燒得到Li2O。

②將LiOH·H2O置于不同坩堝內(nèi)，在空氣中充分灼燒，根據(jù)反應(yīng)后固體產(chǎn)物的XRD圖譜可知，欲制得高純氧化鋰最適宜的坩堝是鋰化剛玉坩堝，在鐵坩堝中LiOH·H2O受熱反應(yīng)得到Li5FeO4，反應(yīng)的方程式為20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O，故答案為：鋰化剛玉坩堝；20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O。