Question

5．工業(yè)上以鋰輝石（Li₂O•A1₂O₃•4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）為原料生產(chǎn)碳酸鋰．其部分工藝流程如下：

已知：①Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;250℃～300℃\;}}{\;}$Li₂SO₄+Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓
②某些物質(zhì)的溶解度（S）如下表所示．ⅠⅡⅢ

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）從濾渣1中分離出Al₂O₃的部分流程圖所示，括號(hào)表示加入的試劑，方框表示所得到的物質(zhì)．則步驟Ⅱ中最佳反應(yīng)的離子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
濾渣1$→_{Ⅰ}^{（）}$□$→_{Ⅱ}^{（）}$□$→_{Ⅲ}^{灼燒}$Al₂O₃
（2）已知濾液1中的主要離子為Li⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-，濾渣2的主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃．向?yàn)V液1中加入石灰乳的作用是（運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡述，并寫離子方程式）增加Ca²⁺、OH^-的濃度，有利于Mg（OH）₂、CaCO₃的析出；Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺．
（3）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失．
（4）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溶液作陰極液，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溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，過濾、烘干得高純Li₂CO₃．
①a中，陽極的電極反應(yīng)式是2C1^--2e-=Cl₂↑．
②b中，生成Li₂CO₃反應(yīng)的化學(xué)方程式是2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃+NH₃•H₂O+H₂O．

Answer 1

分析 鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經(jīng)過研磨、加熱、酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁和不溶的二氧化硅，經(jīng)過過濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經(jīng)過調(diào)節(jié)PH值，使溶液得到濾液Mg（OH）₂和CaCO₃．向?yàn)V液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的濃度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成濾渣2，熱水洗滌Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，可減少Li₂CO₃的損失，得到最終產(chǎn)物碳酸鋰，

解答 解：鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經(jīng)過研磨、加熱、酸化得到可溶性的硫酸鋰、硫酸鋁和不溶的二氧化硅，經(jīng)過過濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經(jīng)過調(diào)節(jié)PH值，使溶液得到濾液Mg（OH）₂和CaCO₃．向?yàn)V液1中加入石灰乳以增加Ca²⁺、OH^-的濃度，使Mg（OH）₂、CaCO₃更利于析出，以便形成濾渣2，熱水洗滌Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，可減少Li₂CO₃的損失，得到最終產(chǎn)物碳酸鋰，
（1）濾渣1$→_{Ⅰ}^{（）}$□$→_{Ⅱ}^{（）}$□$→_{Ⅲ}^{灼燒}$Al₂O₃，濾渣1是Al₂O₃•4SiO₂•H₂O，先加酸溶解，然后過濾出不溶物二氧化硅，步驟Ⅱ中在鋁離子的酸溶液中滴入氨水，生成氫氧化鋁沉淀，所以步驟Ⅱ反應(yīng)是鋁離子生成氫氧化鋁的反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）石灰乳是氫氧化鈣，提供氫氧根離子和鈣離子，更完全的沉淀鎂離子和碳酸根離子，離子反應(yīng)方程式為：Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺，故答案為：增加Ca²⁺、OH^-的濃度，有利于Mg（OH）₂、CaCO₃的析出；Mg²⁺+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（3）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”，圖表中碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小，減少沉淀的損失，
故答案為：Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失；
（4））①Li₂CO₃溶于鹽酸作電解槽的陽極液，陽極液中氯離子失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以陽極反應(yīng)為2C1^--2e-=Cl₂↑，
故答案為：2C1^--2e-=Cl₂↑；
②電解后向LiOH溶液中加入過量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鋰的方程式為：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃+NH₃+2H₂O，
故答案為：2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃+NH₃•H₂O+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)生產(chǎn)流程的分析判斷，流程分析，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，主要是鋁及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，氧化鋁的提取方法，題目難度中等．