Question

工业上以锂辉石（Li₂O·A1₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

已知：① Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂ + H₂SO₄(浓)Li₂SO₄ + Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

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）从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是       。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃，写出生成滤渣2反应的离子方程式：       。

（3）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是       。

（4）工业上，将Li₂CO₃粗品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下。

①将粗产品Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择半透膜隔开，用惰性电极电解。阳极的电极反应式是       。

②电解后向产品LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液生成Li₂CO₃反应的化学方程式是          。

Answer

（15分）（1）Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+ 或Al3++3OH－＝Al(OH)3↓ (3分)

（2）Mg2+ ＋ 2OH－＝Mg(OH)2↓、 Ca2+ ＋CO32－＝CaCO3↓ （共4分）

（3）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失（3分）

（4）①2Cl――2e－＝Cl2↑（2分） ②2LiOH+2NH4HCO3＝Li2CO3↓+ (NH4)2CO3+2H2O（3分）

【解析】

试题分析：（1）锂辉石（Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素），加入硫酸浸出发生的反应为：Li2O·A12O3·4SiO2+H2SO4（浓）Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓，由此推断滤渣是Al2O3•4SiO2•H2O。由于氧化铝是两性氧化物，所以分离得到氧化铝可以先加入盐酸溶解氧化铝，二氧化硅不反应，过滤得到氯化铝溶液，加入过量氨水会完全沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，最后灼烧氢氧化铝得到氧化铝，由此步骤Ⅱ中反应的离子方程式是Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+。

（2）滤液1中含有Mg2＋、Ca2＋，所以加入氢氧化钙和碳酸钠以后会生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀，有关反应的离子方程式为Mg2+ ＋ 2OH－＝Mg(OH)2↓、Ca2+ ＋CO32－＝CaCO3↓。

（3）根据表中数据可知，Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，由此热水洗涤可减少Li2CO3的损失。

（4）①电解池阳极失去电子，所以该电解池中阳极应该是溶液中的氯离子失去电子，所以阳极电极反应式为2Cl――2e－＝Cl2↑。

②LiOH是强碱，HCO3－结合OH－能力强于NH4＋，所以LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液生成Li2CO3反应的化学方程式是2LiOH+2NH4HCO3＝Li2CO3↓+(NH4)2CO3+2H2O。

考点：考查物质制备实验方案设计与评价、物质的分离与提纯、电极反应式的书写等