Question

16．碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．以β-锂辉石（主要成分为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）为原料制备Li₂CO₃的工艺流程如下：

已知：Fe³⁺、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、5.2、9.7和12.4；Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在30℃下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．
（1）步骤I前，β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是增加接触面积，使反应充分，同时加快反应速率．
（2）步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液除含有Li⁺、SO₄^2-，还含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质，需在搅拌下加入石灰石（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0～6.5，使Al³⁺、Fe³⁺形成沉淀，然后分离得到浸出液．
（3）步骤II中，将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺．
（4）从母液中可回收的主要物质是NaOH、Na₂SO₄．

Answer 1

分析 （1）反应物接触越充分，反应速率越快；
（2）碳酸钙能和酸性物质反应；
（3）H₂O₂溶液能把亚铁离子氧化成铁离子，石灰乳中的氢氧化钙能和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，碳酸根离子能和钙离子结合成碳酸钙沉淀；
（4）根据反应情况可以判断从母液中可回收的主要物质．

解答 解：（1）步骤I前，β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是增加接触面积，使反应充分，同时加快反应速率．
故填：增加接触面积，使反应充分，同时加快反应速率．
（2）步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液除含有Li⁺、SO₄^2-，还含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质，需在搅拌下加入石灰石，这是因为石灰石中的碳酸钙能和酸浸后得到的酸性溶液反应，以调节溶液的pH到6.0～6.5．
故填：石灰石．
（3）步骤II中，H₂O₂溶液能把亚铁离子氧化成铁离子，石灰乳中的氢氧化钙能和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，碳酸根离子能和钙离子结合成碳酸钙沉淀，将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺．
故填：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺．
（4）从母液中可回收的主要物质是硫酸锂和碳酸钠反应生成的硫酸钠，氢氧根离子和钠离子结合成的氢氧化钠．
故填：NaOH、Na₂SO₄．

点评 本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论．