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    碳酸锂广泛应用与陶瓷和医药等领域，以锂辉石（主要成分为LiAlSi2O6）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：

    已知：①2LiAlSi2O6＋H2SO4(浓) Li2SO4＋Al2O3·4SiO2·H2O↓

    ②Fe3+、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、4.7、9.0和11.1

    ③某些物质的溶解度（S）如右表

    请回答下列问题：

    （1）锂辉石用浓硫酸浸取之前要粉碎成细颗粒的目的是                                   。

    （2）滤液a中含有Li+、SO42-,另含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+ 、Ca2+、 Na+等杂质，步骤Ⅱ需在搅拌下加入石灰石以调节溶液的pH到6.0～6.5，此时沉淀的杂质离子有                             。

    （3）步骤Ⅱ在滤液a中加入的除杂剂依次为适量的H2O2溶液，石灰乳和Na2CO3溶液，发生反应的离子方程式有                                                              。

    （4）步骤Ⅲ中加入饱和Na2CO3溶液过滤后需要用热水洗涤的原因是                            。

    （5）从滤液c中可回收的主要物质是                                                      。

     

    【答案】

    （1）增大锂辉石与硫酸的接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率（2分）

    （2）Al3+、Fe3+（2分） （3）2Fe2+＋H2O2＋2H+＝2Fe3+＋2H2O，3Ca(OH)2＋2Fe3+＝3Ca2+＋2Fe(OH)3↓；

    Ca(OH)2＋Mg2+＝Ca2+＋Mg(OH)2↓；Ca2+＋CO32-＝CaCO3↓ （4分）

    （4）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失（2分） （5）Na2SO4（2分）

    【解析】

    试题分析：（1）增大反应物的接触面积，可以加快反应速率。所以将锂辉石碎成细颗粒的目的是增大锂辉石与硫酸的接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率。

    （2）由于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、4.7、9.0和11.1，所以如果加入石灰石以调节溶液的pH到6.0～6.5，此时沉淀的杂质离子有Fe3+、Al3+。

    （3）由于亚铁离子的沉淀pH较大，所以必须利用氧化剂将亚铁离子氧化生成铁离子，以及便于除去。双氧水具有强氧化性，能氧化亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe2+＋H2O2＋2H+＝2Fe3+＋2H2O。石灰乳和Na2CO3溶液能分别与铁离子、镁离子以及该离子结合形成沉淀而除去，反应的离子方程式分别是3Ca(OH)2＋2Fe3+＝3Ca2+＋2Fe(OH)3↓、Ca(OH)2＋Mg2+＝Ca2+＋Mg(OH)2↓Ca2+＋CO32-＝CaCO3↓。

    （4）根据溶解度表可知，碳酸锂的溶解度随温度的升高而降低，因此用热水洗涤可减少Li2CO3的损失。

    （5）根据转化图可知，在生成碳酸锂的同时，还有硫酸钠生成，所以从滤液c中可回收的主要物质是Na2SO4。

    考点：考查碳酸锂制备流程图的有关判断、分析以及实验设计与评价等

     

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