Question

【題目】碳酸鋰廣泛應(yīng)用于化工、冶金等行業(yè)。工業(yè)上利用鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）制備碳酸鋰的流程如下：

已知：①CaC2O4難溶于水

②Li2CO3的溶解度（g/L）

溫度/℃	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

請回答下列問題：

（1）鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示其組成，形式為___________。

（2）硫酸化焙燒溫度不宜超過300℃，主要原因是___________________；焙燒中硫酸用量控制在理論用量的115%左右，硫酸加入過多的副作用是____________。

（3）“深度凈化”時，加入適量Na2C2O4的目的是__________________。

（4）“沉鋰”需要在95℃以上進行，主要原因是____________________________。

（5）工業(yè)上，將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下：

a.將Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽極液，LiOH溶液做陰極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰性電極電解。b.電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱，過濾、烘干得高純Li2CO3。

①a中，陽極的電極反應(yīng)式是_________________________，宜選用_____(“陽”或“陰”)離子交換膜。

②b中，生成Li2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。

Answer 1

【答案】 Li2O·Al2O3·4SiO2 溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多。 增加后續(xù)藥品的消耗量 除去Ca2+ 溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產(chǎn)率 2Cl-—2e-==Cl2 陽 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3

【解析】鋰輝石加硫酸，浸取焙燒，氧化鋁、氧化鋰溶解，二氧化硅不反應(yīng)，水浸時加入碳酸鈣，除去未反應(yīng)的硫酸，同時調(diào)節(jié)溶液pH值，可以將Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，過濾除去不溶物，濾液再進行深度凈化后主要為Li2SO4、Na2SO4，最后加入Na2CO3，轉(zhuǎn)化為溶解度更小Li2CO3析出。

（1）鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示，其組成形式為：Li2OAl2O34SiO2；（2）溫度低于250℃，反應(yīng)速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多，反應(yīng)溫度控制在250﹣300℃，反應(yīng)速率較快，避免硫酸揮發(fā)；硫酸如果加入過多，消耗的酸多，后續(xù)中還需要除去過量的硫酸，增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量、增加后續(xù)藥品的消耗量；（3）“深度凈化”時，加入適量Na2C2O4的目的是將鈣離子轉(zhuǎn)化為草酸鈣而除去；（4）“沉鋰”需要在95℃以上進行，溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，減少碳酸鋰溶解，可以增加產(chǎn)率；（5）①電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則a中陽極應(yīng)該是溶液中的氯離子放電，電極反應(yīng)式是2Cl-—2e-=Cl2，宜用陽離子交換膜，讓陽離子通過，陰離子不能通過；②陰極得到電子，則溶液中的氫離子放電，由于陰極氫離子放電，氫氧根離子濃度增大，而鋰離子向陰極移動，所以電解后，溶液濃度增大。根據(jù)原子守恒可判斷LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱，除得到高純Li2CO3外還有氨氣和水生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiOH+NH4HCO3Li2CO3 +2H2O+NH3↑。