Question

【題目】已知β鋰輝礦（主要成分為L(zhǎng)iAlSi2O6 ， 還含有FeO、MgO、CaO等雜質(zhì)），下面是以鋰輝礦為原料來(lái)制取金屬鋰的一種工藝流程．
已知：①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時(shí)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）為了提高β鋰輝礦浸出率可采取措施有 ．
（2）反應(yīng)Ⅰ發(fā)生主反應(yīng)：LiAlSi2O6+H2SO4（濃Li2SO4+++H2O，根據(jù)題意配平上述方程式．
（3）反應(yīng)Ⅱ加入碳酸鈣的作用是 ．
（4）反應(yīng)Ⅲ中生成沉淀A成分： ． （填化學(xué)式）
（5）蒸發(fā)濃縮過(guò)程中主要發(fā)生離子反應(yīng)方程式： ．
（6）洗滌所得Li2CO3沉淀要使用（選填“熱水”或“冷水”），你選擇的理由是 ．
（7）電解熔融氯化鋰生產(chǎn)鋰時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2中會(huì)混有少量O2 ， 用電極反應(yīng)式說(shuō)明原因 ．

Answer 1

【答案】
（1）適當(dāng)提高溶液的溫度或粉碎鋰輝礦增大接觸面積或多次浸出或延長(zhǎng)浸出時(shí)間或多次攪拌
（2）2；4；1；Al2（SO4）3；4SiO2↓；4
（3）除去反應(yīng)Ⅰ中過(guò)量的H2SO4；控制pH，使Fe3+、Al3+完全沉淀
（4）Mg（OH）2、CaCO3
（5）2Li++CO32﹣=Li2CO3↓
（6）熱水；Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗
（7）加熱蒸干LiCl溶液時(shí)，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)產(chǎn)生O2 ， 2O2﹣﹣4e﹣=O2↑
【解析】解：（1）將硅酸鹽改為氧化物形式的方法為：依次將各元素寫成氧化物形式，中間用“”連接，同時(shí)要注意氧化物先后順序，為L(zhǎng)i2OAl2O34SiO2 ， 所以答案是：Li2OAl2O34SiO2；（2）LiAlSi2O6 與H2SO4（濃）反應(yīng)生成硫酸鋰、硫酸鋁、二氧化硅和水，結(jié)合原子守恒配平得到化學(xué)方程式為：2LiAlSi2O6+4H2SO4（濃）=Li2SO4+Al2（SO4）3+4SiO2↓+4H2O，
所以答案是：2，4，1，Al2（SO4）3 ， 4SiO2↓，4；（3）β﹣鋰輝礦在加入過(guò)量濃硫酸后，只有SiO2不溶，同時(shí)Fe2+被氧化為Fe3+ ， 并生成CaSO4沉淀，所以溶液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Li+等離子，依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�必須除去雜質(zhì)離子，故在反應(yīng)Ⅱ中加入碳酸鈣的作用為：可除去反應(yīng)Ⅰ中過(guò)量的H2SO4 ， 降低溶液中c（H+），根據(jù)pH=5，可使Fe3+、Al3+完全沉淀，
所以答案是：除去反應(yīng)Ⅰ中過(guò)量的H2SO4；控制pH，使Fe3+、Al3+完全沉淀；（4）利用題干信息知反應(yīng)Ⅲ要除去Mg2+ ， 但在加入沉淀劑Ca（OH）2時(shí)會(huì)引入大量Ca2+ ， 故還需加入Na2CO3除去Ca2+ ， 即沉淀A為Mg（OH）2沉淀與CaCO3沉淀的混合物，反應(yīng)的離子方程式為：Mg2++2OH﹣═Mg（OH）2↓、Ca2++CO32﹣═CaCO3↓，
所以答案是：Mg（OH）2、CaCO3；（5）蒸發(fā)濃縮過(guò)程中主要發(fā)生鋰離子結(jié)合碳酸根離子生成碳酸鋰，反應(yīng)的離子方程式為：2Li++CO32﹣=Li2CO3↓，
所以答案是：2Li++CO32﹣=Li2CO3↓；（6）實(shí)驗(yàn)室里分離固液混合物的操作是過(guò)濾，由題中給出Li2CO3的溶解度與溫度的關(guān)系，可知洗滌Li2CO3沉淀要使用熱水，Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗，
所以答案是：熱水；Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗；（7）由有氧氣產(chǎn)生可逆推知可能的原因：加熱蒸干LiCl溶液時(shí)，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)產(chǎn)生O2 ，
所以答案是：加熱蒸干LiCl溶液時(shí)，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時(shí)產(chǎn)生O2 ；