工業上以鋰輝石（Li2O•Al2O3•4SiO2，含少量Ca，Mg元素）為原料生產碳*鋰．其部分工業流程如圖：...

問題詳情：

工業上以鋰輝石（Li2O•Al2O3•4SiO2，含少量Ca，Mg元素）為原料生產碳*鋰．其部分工業流程如圖：

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

②某些物質的溶解度（S）如表所示．

（1）從濾渣1中分離出Al2O3部分的流程如圖2所示，括號表示加入的試劑，方框表示所得的物質．則步驟Ⅱ中反應的離子方程式是　

請寫出Al2O3和Na2CO3固體在高溫下反應的化學方程式　　．

（2）已知濾渣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）　　．

（3）最後一個步驟中，用“熱水洗滌”的原因是　　．

（4）工業上，將Li2CO3粗品製備成高純Li2CO3的部分工藝如下：

a．將Li2CO3溶於鹽*作電解槽的陽極液，LiOH溶液做*極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰*電極電解．

b．電解後向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液並共熱，過濾、烘乾得高純Li2CO3．

①a中，陽極的電極反應式是　　．

②b中，生成Li2CO3反應的化學方程式是　

【回答】

【考點】物質分離和提純的方法和基本*作綜合應用．

【分析】鋰輝石（Li2O•Al2O3•4SiO2，含少量Ca，Mg元素）經過研磨、加熱、*化得到可溶*的硫*鋰、硫*鋁和不溶的二氧化矽，經過過濾，得到濾渣1二氧化矽，濾液1經過調節PH值，使溶液得到濾液2Mg（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更利於析出，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*鋰，

（1）步驟Ⅱ中鋁離子與氨水反應生成*氧化鋁沉澱，*氧化鋁不能溶解於弱鹼溶液氨水中，氧化鋁和碳**在高溫下反應生成偏鋁**和二氧化碳；

（2）石灰乳是*氧化鈣，提供*氧根離子和鈣離子，更完全的沉澱鎂離子和碳*根離子；

（3）依據圖表分析可知碳*鋰溶解度隨 溫度升高減小；

（4）①Li2CO3溶於鹽*作電解槽的陽極液，陽極液中離子失電子，發生氧化反應，所以陽極反應為2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑，*極反應為2H++2e﹣=H2↑．離子選擇透過膜只允許陽離子通過，電解過程中，Li+向*極移動，而*極電解後富餘大量的OH﹣，陽極的Li+通過離子選擇透過膜到*極，這樣*極就得到比較純淨的LiOH．

②電解後向LiOH溶液中加入過量NH4HCO3溶液，*氧化鋰與碳**銨反應生成碳*鋰．

【解答】解：鋰輝石（Li2O•Al2O3•4SiO2，含少量Ca，Mg元素）經過研磨、加熱、*化得到可溶*的硫*鋰、硫*鋁和不溶的二氧化矽，經過過濾，得到濾渣1二氧化矽，濾液1經過調節PH值，使溶液得到濾液2Mg（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更利於析出，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*鋰，

（1）鋁離子生成*氧化鋁的反應，*氧化鋁不能溶解於弱鹼溶液氨水中，反應離子方程式為：Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；

氧化鋁和碳**在高溫下反應生成偏鋁**和二氧化碳，反應的化學方程式為Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2，

故*為：Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2；

（2）石灰乳是*氧化鈣，提供*氧根離子和鈣離子，根據反應Ca（OH）2⇌Ca2++2OH﹣可知，Mg2+與OH﹣結合生成Ksp很小的Mg（OH）2沉澱，導致平衡右移，生成Mg（OH）2沉澱，

故*為：Ca（OH）2⇌Ca2++2OH﹣，Mg2+與OH﹣結合生成Ksp很小的Mg（OH）2沉澱，導致平衡右移，生成Mg（OH）2沉澱；

（3）向濾液2中加入飽和Na2CO3溶液，過濾後，用“熱水洗滌”，圖表中碳*鋰溶解度隨溫度升高減小，減少沉澱的損失，

故*為：減少Li2CO3的損失；

（4）①Li2CO3溶於鹽*作電解槽的陽極液，陽極液中*離子失電子，發生氧化反應，所以陽極反應為：2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑，

故*為：2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑；

②電解後向LiOH溶液中加入過量NH4HCO3溶液，*氧化鋰與碳**銨反應生成碳*鋰的方程式為：2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+NH3+2H2O，

故*為：2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+NH3+2H2O．

知識點：金屬元素的單質及其化合物

題型：綜合題