Question

鋰被譽為“金屬味精”，以LiCoO₂為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業上常以β-­鋰輝礦(主要成分為LiAlSi₂O₆，還含有FeO、MgO、CaO等雜質)為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下：

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)用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的組成：________________________。

(2)反應Ⅱ加入碳酸鈣的作用是_________________________________。

(3)寫出反應Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式：______________________________________。

(4)反應Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，寫出在實驗室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名稱___________，洗滌所得Li₂CO₃沉淀要使用______________ (選填“熱水”或“冷水”)，你選擇的理由是                         。

(5)電解熔融氯化鋰生產鋰時，陽極產生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是：__________________________。

 

Answer 1

【答案】

(1)Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂ (2分)

(2)除去反應Ⅰ中過量的H₂SO₄；控制pH，使Fe ^3＋、A l ^3＋完全沉淀　(各2分)

(3)Mg^2＋＋2OH^－= ==Mg(OH)₂↓、Ca ^2＋＋CO₃^2－===CaCO₃↓　(2各分)

(4)過濾(1分)　熱水(1分)　Li₂CO₃在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損耗(2分)

(5)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(其他合理答案均可) (2分)

【解析】（1）根據各元素的化合價將各元素書寫為氧化物形式即可（可將分子改變為Li₂Al₂Si₄O₁₂形式）

（2）由所給數據可知，Fe ^3＋、A l ^3＋在較低pH的情況下即可完全沉淀，加入碳酸鈣可中和過量的硫酸，提高pH。

（3）加入熟石灰和純堿可分別沉淀Mg^2＋及Ca ^2＋；

（4）分離沉淀一般采用過濾的方法；根據Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而降低的特性，可采用熱水洗滌，減少產品的損失。

（5）LiCl為強酸弱堿鹽，加熱促進其水解為LiOH，受熱分解生成Li₂O，電解時產生O₂