Question

5．碳酸鋰（相對(duì)分子質(zhì)量74）廣泛應(yīng)用于化工、冶金、陶瓷、醫(yī)藥、制冷、焊接、鋰合金等行業(yè)．制備流程如圖：

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

（1）鋰輝石（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示其組成，形式為Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂
（2）硫酸化焙燒工業(yè)反應(yīng)溫度控制在250-300℃，主要原因是溫度低于250℃，反應(yīng)速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多；同時(shí)，硫 酸用量為理論耗酸量的115%左右，硫酸如果加入過多則ABC（填入選項(xiàng)代號(hào)）．
A．增加酸耗量      B．增加后續(xù)雜質(zhì)的處理量         C．增加后續(xù)中和酸的負(fù)擔(dān)
（3）水浸時(shí)，需要在攪拌下加入石灰石粉末的主要作用是除去多余的硫酸，同時(shí)調(diào)整pH，除去大部分雜質(zhì)．
（4）“沉鋰”的化學(xué)反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+Li₂SO₄=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄
（5）“沉鋰”需要在95℃以上進(jìn)行，主要原因是溫度越高，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(yīng)，水浸時(shí)加入碳酸鈣，除去為反應(yīng)的硫酸，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH值，可以將Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過濾除去不溶物，濾液再進(jìn)行深度凈化后主要為Li₂SO₄、Na₂SO₄，最后加入Na₂CO₃，轉(zhuǎn)化為溶解度更小Li₂CO₃析出．
（1）將各元素寫成氧化物，注意各元素原子數(shù)目比例不變；
（2）升高溫度，反應(yīng)速率加快，溫度高于300℃時(shí)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；
（3）加入碳酸鈣除去未反應(yīng)的硫酸，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH值；
（4）“沉鋰”過程是碳酸鈉與Li₂SO₄反應(yīng)生成Li₂CO₃；
（5）溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，減少碳酸鋰溶解；溶液中硫酸鈉不反應(yīng)，使用的碳酸鈉要過量，少量碳酸鋰溶解在溶液中．

解答 解：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(yīng)，水浸時(shí)加入碳酸鈣，除去為反應(yīng)的硫酸，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH值，可以將Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，過濾除去不溶物，濾液再進(jìn)行深度凈化后主要為Li₂SO₄、Na₂SO₄，最后加入Na₂CO₃，轉(zhuǎn)化為溶解度更小Li₂CO₃析出．
（1）鋰輝石（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可以確定Li₂Al₂Si₄O_x中x=$\frac{1×2+3×2+4×4}{2}$=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(yīng)速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多，反應(yīng)溫度控制在250-300℃，反應(yīng)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(fù)擔(dān)，
故答案為：溫度低于250℃，反應(yīng)速率較慢，溫度高于300℃，硫酸揮發(fā)較多；ABC；
（3）加入碳酸鈣除去未反應(yīng)的硫酸，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH值，除去大部分雜質(zhì)，
故答案為：除去多余的硫酸，同時(shí)調(diào)整pH，除去大部分雜質(zhì)；
（4）“沉鋰”過程是碳酸鈉與Li₂SO₄反應(yīng)生成Li₂CO₃，反應(yīng)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(yīng)，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(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)流程、物質(zhì)分離提純實(shí)驗(yàn)操作、對(duì)操作與原理的分析評(píng)價(jià)等為解答的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意對(duì)工藝流程的理解，題目難度較大．