工业上以锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)为原料生产碳*锂.其部分工业流程如图:...
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工业上以锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)为原料生产碳*锂.其部分工业流程如图:
已知:①Li2O•Al2O3•4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O
②某些物质的溶解度(S)如表所示.
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部分的流程如图2所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得的物质.则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是
请写出Al2O3和Na2CO3固体在高温下反应的化学方程式 .
(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述) .
(3)最后一个步骤中,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:
a.将Li2CO3溶于盐*作电解槽的阳极液,LiOH溶液做*极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰*电极电解.
b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热,过滤、烘干得高纯Li2CO3.
①a中,阳极的电极反应式是 .
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是
【回答】
【考点】物质分离和提纯的方法和基本*作综合应用.
【分析】锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、*化得到可溶*的硫*锂、硫*铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液2Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH﹣的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳*锂,
(1)步骤Ⅱ中铝离子与氨水反应生成*氧化铝沉淀,*氧化铝不能溶解于弱碱溶液氨水中,氧化铝和碳**在高温下反应生成偏铝**和二氧化碳;
(2)石灰乳是*氧化钙,提供*氧根离子和钙离子,更完全的沉淀镁离子和碳*根离子;
(3)依据图表分析可知碳*锂溶解度随 温度升高减小;
(4)①Li2CO3溶于盐*作电解槽的阳极液,阳极液中离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑,*极反应为2H++2e﹣=H2↑.离子选择透过膜只允许阳离子通过,电解过程中,Li+向*极移动,而*极电解后富余大量的OH﹣,阳极的Li+通过离子选择透过膜到*极,这样*极就得到比较纯净的LiOH.
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,*氧化锂与碳**铵反应生成碳*锂.
【解答】解:锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、*化得到可溶*的硫*锂、硫*铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液2Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH﹣的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳*锂,
(1)铝离子生成*氧化铝的反应,*氧化铝不能溶解于弱碱溶液氨水中,反应离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
氧化铝和碳**在高温下反应生成偏铝**和二氧化碳,反应的化学方程式为Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2,
故*为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2;
(2)石灰乳是*氧化钙,提供*氧根离子和钙离子,根据反应Ca(OH)2⇌Ca2++2OH﹣可知,Mg2+与OH﹣结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,导致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀,
故*为:Ca(OH)2⇌Ca2++2OH﹣,Mg2+与OH﹣结合生成Ksp很小的Mg(OH)2沉淀,导致平衡右移,生成Mg(OH)2沉淀;
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”,图表中碳*锂溶解度随温度升高减小,减少沉淀的损失,
故*为:减少Li2CO3的损失;
(4)①Li2CO3溶于盐*作电解槽的阳极液,阳极液中*离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为:2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑,
故*为:2C1﹣﹣2e﹣=Cl2↑;
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,*氧化锂与碳**铵反应生成碳*锂的方程式为:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+NH3+2H2O,
故*为:2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+NH3+2H2O.
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题
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