Question

碳酸锂广泛应用与陶瓷和医药等领域，以锂辉石（主要成分为LiAlSi₂O₆）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程如下：

已知：①2LiAlSi₂O₆＋H₂SO₄(浓) Li₂SO₄＋Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

②Fe³⁺、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、4.7、9.0和11.1

③某些物质的溶解度（S）如右表

请回答下列问题：

（1）锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是                                   。

（2）滤液a中含有Li⁺、SO₄^2-,另含有Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺ 、Ca²⁺、 Na⁺等杂质，步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0～6.5，此时沉淀的杂质离子有                             。

（3）步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H₂O₂溶液，石灰乳和Na₂CO₃溶液，发生反应的离子方程式有                                                              。

（4）步骤Ⅲ中加入饱和Na₂CO₃溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是                            。

（5）从滤液c中可回收的主要物质是                                                      。

Answer

（1）增大锂辉石与硫酸的接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率（2分）

（2）Al3+、Fe3+（2分） （3）2Fe2+＋H2O2＋2H+＝2Fe3+＋2H2O，3Ca(OH)2＋2Fe3+＝3Ca2+＋2Fe(OH)3↓；

Ca(OH)2＋Mg2+＝Ca2+＋Mg(OH)2↓；Ca2+＋CO32-＝CaCO3↓ （4分）

（4）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失（2分） （5）Na2SO4（2分）

【解析】

试题分析：（1）增大反应物的接触面积，可以加快反应速率。所以将锂辉石碎成细颗粒的目的是增大锂辉石与硫酸的接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。

（2）由于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、4.7、9.0和11.1，所以如果加入石灰石以调节溶液的pH到6.0～6.5，此时沉淀的杂质离子有Fe3+、Al3+。

（3）由于亚铁离子的沉淀pH较大，所以必须利用氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，以及便于除去。双氧水具有强氧化性，能氧化亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe2+＋H2O2＋2H+＝2Fe3+＋2H2O。石灰乳和Na2CO3溶液能分别与铁离子、镁离子以及该离子结合形成沉淀而除去，反应的离子方程式分别是3Ca(OH)2＋2Fe3+＝3Ca2+＋2Fe(OH)3↓、Ca(OH)2＋Mg2+＝Ca2+＋Mg(OH)2↓Ca2+＋CO32-＝CaCO3↓。

（4）根据溶解度表可知，碳酸锂的溶解度随温度的升高而降低，因此用热水洗涤可减少Li2CO3的损失。

（5）根据转化图可知，在生成碳酸锂的同时，还有硫酸钠生成，所以从滤液c中可回收的主要物质是Na2SO4。

考点：考查碳酸锂制备流程图的有关判断、分析以及实验设计与评价等