Question

碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业。工业上利用锂辉石（Li₂Al₂Si₄O_x）制备碳酸锂的流程如下：

已知：①CaC₂O₄难溶于水

      ②Li₂CO₃的溶解度（g/L）

温度/℃	0	10	20	30	40	50	60	80	100
Li2CO3	1.54	1.43	1.33	1.25	1.17	1.08	1.01	0.85	0.72

请回答下列问题：

（1）锂辉石（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示其组成，形式为___________。

（2）硫酸化焙烧温度不宜超过300℃，主要原因是___________________；焙烧中硫酸用量控制在理论用量的115%左右，硫酸加入过多的副作用是____________。

（3）“深度净化”时，加入适量Na₂C₂O₄的目的是__________________。

（4）“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是____________________________。

（5）工业上，将Li₂CO₃粗品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下：

a.将Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液做阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH₄HCO₃溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li₂CO₃。

①a中，阳极的电极反应式是_________________________，宜选用_____(“阳”或“阴”)离子交换膜。

②b中，生成Li₂CO₃反应的化学方程式是________________________。

Answer

Li2O·Al2O3·4SiO2 温度高于300℃，硫酸挥发较多。 增加后续药品的消耗量 除去Ca2+ 温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率 2Cl-—2e-==Cl2 阳 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3

【解析】锂辉石加硫酸，浸取焙烧，氧化铝、氧化锂溶解，二氧化硅不反应，水浸时加入碳酸钙，除去未反应的硫酸，同时调节溶液pH值，可以将Al3+转化为Al(OH)3沉淀，过滤除去不溶物，滤液再进行深度净化后主要为Li2SO4、Na2SO4，最后加入Na2CO3，转化为溶解度更小Li2CO3析出。

（1）锂辉石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示，其组成形式为：Li2O•Al2O3•4SiO2；（2）温度低于250℃，反应速率较慢，温度高于300℃，硫酸挥发较多，反应温度控制在250﹣300℃，反应速率较快，避免硫酸挥发；硫酸如果加入过多，消耗的酸多，后续中还需要除去过量的硫酸，增加后续杂质的处理量、增加后续药品的消耗量；（3）“深度净化”时，加入适量Na2C2O4的目的是将钙离子转化为草酸钙而除去；（4）“沉锂”需要在95℃以上进行，温度越高，碳酸锂溶解度降低，减少碳酸锂溶解，可以增加产率；（5）①电解池中阳极失去电子发生氧化反应，则a中阳极应该是溶液中的氯离子放电，电极反应式是2Cl-—2e-=Cl2，宜用阳离子交换膜，让阳离子通过，阴离子不能通过；②阴极得到电子，则溶液中的氢离子放电，由于阴极氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，而锂离子向阴极移动，所以电解后，溶液浓度增大。根据原子守恒可判断LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，除得到高纯Li2CO3外还有氨气和水生成，反应的化学方程式为2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3↑。