Question

17．碳酸鋰（相對分子質(zhì)量74）廣泛應用于化工、冶金等行業(yè)．工業(yè)上利用鋰輝石（Li₂Al₂Si₄O_x）制備碳酸鋰的流程如圖：

已知：碳酸鋰的溶解度為（（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（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示其組成，形式為Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂．
（2）硫酸化焙燒溫度控制在250℃-300℃之間，主要原因是溫度低于250℃，反應速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多．焙燒中硫酸用量控制在理論用最的l15%左右，硫酸加入過多的副作用是后續(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)中和酸的負擔．
（3）水浸時，加入CaCO₃粉末充分反應后過濾，濾渣的主要成分除CaCO₃外還有CaSO₄、SiO₂、Al（OH）₃．
（4）“沉鋰”的化學反應方程式為Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄．
（5）“沉鋰”需要在95℃以上進行，主耍原因是溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，可以增加產(chǎn)率．過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有碳酸鈉和碳酸鋰．

Answer 1

分析 由制備流程可知，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，水浸時加入碳酸鈣，除去為反應的硫酸，同時調(diào)節(jié)溶液pH值，可以將Al³⁺轉化為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，轉化為溶解度更小Li₂CO₃析出，據(jù)此分析．

解答 解：（1）（1）鋰輝石（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示，Li元素化合價+1價，鋁元素+3價，氧元素-2價，硅元素+4價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可以確定Li₂Al₂Si₄O_x中x=12，所以該化合物用氧化物的形式表示為Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂；
故答案為：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂；
（2）溫度低于250℃，反應速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多，反應溫度控制在250-300℃，反應速率較快，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)中和酸的負擔；
故答案為：溫度低于250℃，反應速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多；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)中和酸的負擔；
（3）水浸時，加入CaCO₃粉末充分反應后過濾，濾渣的主要成分除CaCO₃外還有CaSO₄、SiO₂、Al（OH）₃；
故答案為：CaSO₄、SiO₂、Al（OH）₃；
（4）“沉鋰”過程是碳酸鈉與Li₂SO₄反應生成Li₂CO₃，反應方程式為：Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄，
故答案為：Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄；
（5）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；溶液中硫酸鈉不反應，使用的碳酸鈉要過量，少量碳酸鋰溶解在溶液中，過濾碳酸鋰所得母液中主要含有硫酸鈉，還可能含有碳酸鈉、碳酸鋰；
故答案為：溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，可以增加產(chǎn)率；碳酸鈉；碳酸鋰．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗，為高頻考點，把握制備實驗流程、物質(zhì)分離提純實驗操作、對操作與原理的分析評價等為解答的關鍵，是對學生綜合能力的考查，注意對工藝流程的理解，題目難度較大．