Question

工业上以锂辉石（Li₂O·A1₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。其部分工艺流程如下：

已知：①Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂ + H₂SO₄(浓)Li₂SO₄ + Al₂O₃·4SiO₂·H₂O↓

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）从滤渣1中分离出Al₂O₃的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是      。

（2）已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)₂和CaCO₃，写出生成滤渣2反应的离子方程式：      。
（3）向滤液2中加入饱和Na₂CO₃溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是      。
（4）工业上，将Li₂CO₃粗品制备成高纯Li₂CO₃的部分工艺如下。
①将粗产品Li₂CO₃溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择半透膜隔开，用惰性电极电解。阳极的电极反应式是      。
②电解后向产品LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液生成Li₂CO₃反应的化学方程式是         。

Answer 1

（15分）（1）Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3OH^－＝Al(OH)₃↓ (3分)
（2）Mg²⁺ ＋ 2OH^－＝Mg(OH)₂↓、 Ca²⁺＋CO₃^2－＝CaCO₃↓ （共4分）
（3）Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失（3分）
（4）①2Cl^――2e^－＝Cl₂↑（2分） ②2LiOH+2NH₄HCO₃＝Li₂CO₃↓+ (NH₄)₂CO₃+2H₂O（3分）

解析试题分析：（1）锂辉石（Li₂O·A1₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素），加入硫酸浸出发生的反应为：Li₂O·A1₂O₃·4SiO₂+H₂SO₄（浓）Li₂SO₄+Al₂O₃?4SiO₂?H₂O↓，由此推断滤渣是Al₂O₃?4SiO₂?H₂O。由于氧化铝是两性氧化物，所以分离得到氧化铝可以先加入盐酸溶解氧化铝，二氧化硅不反应，过滤得到氯化铝溶液，加入过量氨水会完全沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，最后灼烧氢氧化铝得到氧化铝，由此步骤Ⅱ中反应的离子方程式是Al³⁺+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓+3NH₄⁺。
（2）滤液1中含有Mg^2＋、Ca^2＋，所以加入氢氧化钙和碳酸钠以后会生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀，有关反应的离子方程式为Mg²⁺ ＋ 2OH^－＝Mg(OH)₂↓、Ca²⁺＋CO₃^2－＝CaCO₃↓。
（3）根据表中数据可知，Li₂CO₃的溶解度随温度升高而减小，由此热水洗涤可减少Li₂CO₃的损失。
（4）①电解池阳极失去电子，所以该电解池中阳极应该是溶液中的氯离子失去电子，所以阳极电极反应式为2Cl^――2e^－＝Cl₂↑。
②LiOH是强碱，HCO₃^－结合OH^－能力强于NH₄^＋，所以LiOH溶液中加入过量NH₄HCO₃溶液生成Li₂CO₃反应的化学方程式是2LiOH+2NH₄HCO₃＝Li₂CO₃↓+(NH₄)₂CO₃+2H₂O。
考点：考查物质制备实验方案设计与评价、物质的分离与提纯、电极反应式的书写等