Question

（12分）工業(yè)上以鋰輝石（Li₂O·A1₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）為原料生產碳酸鋰。其部分工藝流程如下：

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

② 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

（1）從濾渣1中分離出Al₂O₃的部分流程如下圖所示，括號表示加入的試劑，方框表示所得到的物質。則步驟Ⅱ中最佳反應的離子方程式是____________________________。

（2）已知濾液1中的主要離子為Li⁺、Mg^2＋、Ca²⁺、SO₄^2－，濾渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃。向濾液1中加入石灰乳的作用是（運用化學平衡原理簡述，并寫離子方程式）

__________________________________________________________________。

（3）向濾液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是  　　    。

（4）工業(yè)上，將Li₂CO₃粗品制備成高純Li₂CO₃的部分工藝如下。

a．將Li₂CO₃溶于鹽酸作電解槽的陽極液，LiOH溶液作陰極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰性電極電解。

b．電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，過濾、烘干得高純Li₂CO₃。

① a中，陽極的電極反應式是______________________________________。

② b中，生成Li₂CO₃反應的化學方程式是______________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺ 

（2）　　平衡右移，沉淀轉變?yōu)镸g(OH)₂              

Mg²⁺＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂＋Ca²⁺

（3）Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失

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

【解析】（1）濾渣I中含有氧化鋁和二氧化硅，由于二者都和氫氧化鈉反應，所以要除去二氧化硅，應該用鹽酸溶解氧化鋁。過濾后向濾液中通入氨氣即生成氫氧化鋁沉淀，方程式為Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺。

（2）石灰乳中存在平衡，由于鎂離子結合OH^－，生成更難溶的氫氧化鎂，平衡右移，沉淀轉變?yōu)镸g(OH)₂，方程式為Mg²⁺＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂＋Ca²⁺。

（3）由于Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失。

（4）①由于電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極放電，方程式為2Cl^――2e^―＝Cl₂↑。

②根據反應物和生成物可以寫出反應的方程式為2LiOH+NH₄HCO₃＝Li₂CO₃+NH₃ .H₂O＋H₂O 。