Question

碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫藥等領域,以β—鋰輝石(主要成分為Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)為原料制備Li₂CO₃的工藝流程如下:

已知:Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時,溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4;Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303 K下的溶解度分別為34.2 g、12.7 g和1.3 g。

（1）步驟Ⅰ前,β—鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）步驟Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-；另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等雜質,需在攪拌下加入　　　(填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”)以調節溶液的pH到6.0~6.5,沉淀部分雜質離子,然后分離得到浸出液。

（3）步驟Ⅱ中,將適量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中,可除去的雜質金屬離子有　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）步驟Ⅲ中,生成沉淀的離子方程式為　                                       。

（5）從母液中可回收的主要物質是　　　                                   。

 

Answer 1

【答案】

（1）增大反應物間的接觸面積,加快反應速率

（2）石灰石　（3）Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺

（4）2Li⁺+ CO₃^2—=Li₂CO₃↓　（5）Na₂SO₄

【解析】

試題分析：（1）將固體物質粉碎,可增大反應物的接觸面積,從而加快反應速率。

（2）加入石灰石能與溶液中的H⁺反應,使pH升高;加入CaCl₂不能發生反應,故不能調節pH;加入稀H₂SO₄,增大了H⁺濃度,pH減小,此步驟中因pH為6.0~6.5可將Fe³⁺、Al³⁺除去。

（3）加入H₂O₂溶液,可將Fe²⁺氧化為Fe³⁺,加入石灰乳與Na₂CO₃溶液,可使Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺分別轉化為沉淀而除去。

（4）由于Li₂CO₃溶解度相對較小,所以步驟Ⅲ中生成沉淀的離子方程式為CO₃^2—+2Li⁺=Li₂CO₃↓。

（5）據（4）中步驟Ⅲ的反應實質可知,母液中可回收的主要物質為Na₂SO₄。

考點：以工藝流程為基礎，考查化學反應原理、化學實驗基本操作等