Question

9．工業上以鋰輝石（Li₂O•A1₂O₃•4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）為原料生產碳酸鋰．其部分工藝流程如圖1：

已知：①Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$Li₂SO₄+Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓
②不同溫度下Li₂CO₃和Li₂SO₄的溶解度如下表：

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的部分流程如下所示，括號中表示加入過量的試劑，方框表示所得到的物質．則步驟Ⅱ中反應的離子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

（2）向濾液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失．
（3）工業上用電解法將Li₂CO₃粗品制成高純Li₂CO₃，其中向電解后所得的純LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液可生成Li₂CO₃，反應的化學方程式是2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O．

Answer 1

分析 鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經過研磨、加熱、酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁和不溶的二氧化硅，經過過濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經過調節PH值，使溶液得到濾液Mg（OH）₂和CaCO₃．向濾液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的濃度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成濾渣2，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）步驟Ⅱ中鋁離子與氨水反應生成氫氧化鋁沉淀；
（2）依據圖表分析可知碳酸鋰溶解度隨溫度升高減��；
（3）電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應生成碳酸鋰．

解答 解：鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經過研磨、加熱、酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁和不溶的二氧化硅，經過過濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經過調節PH值，使溶液得到濾液Mg（OH）₂和CaCO₃．向濾液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的濃度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成濾渣2，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）步驟Ⅱ中反應是鋁離子生成氫氧化鋁的反應，反應離子方程式為：
Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）向濾液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”，圖表中碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小，減少沉淀的損失，
故答案為：Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失；
（3）電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應生成碳酸鋰的方程式為：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O，
故答案為：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O．

點評 本題考查了物質生產流程的分析判斷，流程分析，為高頻考點，側重于學生分析能力，有利于培養學生良好的科學素養，注意把握物質性質的應用，題目側重鋁及其化合物性質的應用，氧化鋁的提取方法，題目難度中等．