Question

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，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+H₂SO₄Li₂SO₄+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）如下表

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                   ；石灰石调节溶液pH的原理的离子方程式为                 。

（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，发生氧化还原反应的离子方程式为               。

（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+（1分）；CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑（2分）

（3）2Fe2+＋H2O2＋2H+=2Fe3+＋2H2O，（2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（1分）

【解析】

试题分析：（1）锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒可以扩大与硫酸的接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。

（2）在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0～6.5，此时因为Fe3+、Al3+完全形成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为3.2、4.7，其它的pH值都大于 6.0～6.5。故此时沉淀的杂质离子有Al3+、Fe3+ 。石灰石调节溶液pH的原理的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑。

（3）加入双氧水能把亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2+＋H2O2＋2H+=2Fe3+＋2H2O，其它的反应都是复分解反应。

（4）根据表格中碳酸锂的溶解度与温度的关系可知：Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失。

（5）由于它们发生了复分解反应。所以从滤液c中可回收的主要物质是Na2SO4。

【考点定位】考查碳酸锂的制法及应用的知识。

【名师点睛】无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。