Question

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．已β-锂辉石（主要成分为Li₂O-Al₂O₃-4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．
（1）步骤Ⅰ前，B-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是______．
（2）步骤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⁺等杂质，需在搅拌下加入______（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液．
（3）步骤2中，将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有______
（4）步骤3中，生成沉淀的离子方程为______
（5）从母液中可回收的主要物质是______．

Answer

（1）从反应速率的角度来分析；
（2）抓住题目中的“酸性溶液”，“调节溶液的pH到6.0～6.5”，从所给试剂中选择符合条件的药品；
（3）H2O2是强氧化剂，可把Fe2+氧化成Fe3+，石灰乳和碳酸钠都是沉淀剂，使溶液中的Fe2+、Mg2+、Ca2+；
（4）分析Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g可知，Li2CO3最易沉淀；
（5）由元素守恒可知，母液中存在较多的Na+、SO42-．
【解析】
（1）固体颗粒越小，化学反应速率越快，同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中，故答案为：（1）增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率；
（2）所给三种物质中，只有CaCO3能够降低溶液的酸度，提高溶液的pH到6.0～6.5，可除去Fe3+、Al3+．，故答案为：石灰石；
（3）步骤Ⅱ中加入H2O2溶液，可将Fe2+氧化为Fe3+，然后加入石灰乳可除去其中的Fe3+和Mg2+，再加入Na2CO3溶液可除去Ca2+．此时溶液中的离子主要有Li+、Na+、SO42-，
故答案为：Fe2+、Mg2+、Ca2+；
（4）步骤Ⅲ加入饱和Na2CO3溶液后，主要使Li+转化为Li2CO3沉淀，故答案为：2Li++CO32-=Li2CO3↓；
（5）反应后，溶液中的Na2SO4以及加入的过量Na2CO3便留在母液中，可回收的主要物质为Na2SO4，故答案为：Na2SO4．