Question

9．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．其部分工藝流程如圖1：

已知：①Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$Li₂SO₄+Al₂O₃•4SiO₂•H₂O↓
②不同溫度下Li₂CO₃和Li₂SO₄的溶解度如下表：

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的部分流程如下所示，括號(hào)中表示加入過(guò)量的試劑，方框表示所得到的物質(zhì)．則步驟Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．

（2）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過(guò)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．
（3）工業(yè)上用電解法將Li₂CO₃粗品制成高純Li₂CO₃，其中向電解后所得的純LiOH溶液中加入過(guò)量NH₄HCO₃溶液可生成Li₂CO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2LiOH+NH₄HCO₃=Li₂CO₃↓+NH₃+2H₂O．

Answer 1

分析 鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經(jīng)過(guò)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(guò)過(guò)濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經(jīng)過(guò)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）步驟Ⅱ中鋁離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
（2）依據(jù)圖表分析可知碳酸鋰溶解度隨溫度升高減小；
（3）電解后向LiOH溶液中加入過(guò)量NH₄HCO₃溶液，氫氧化鋰與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鋰．

解答 解：鋰輝石（Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，含少量Ca，Mg元素）經(jīng)過(guò)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(guò)過(guò)濾，得到濾渣1二氧化硅，濾液1經(jīng)過(guò)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）步驟Ⅱ中反應(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）向?yàn)V液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過(guò)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；
（3）電解后向LiOH溶液中加入過(guò)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+2H₂O．

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，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生分析能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，注意把握物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，題目側(cè)重鋁及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，氧化鋁的提取方法，題目難度中等．