Question

碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫藥等領域，以鋰輝石（主要成分為LiAlSi₂O₆）為原材料制備Li₂CO₃的工藝流程如下：

已知①2LiAlSi₂O₆+H₂SO₄Li₂SO₄+Al₂O₃·4SiO₂?H₂O
②Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的PH分別為3.2、4.7、9.0和11.1
③某些物質的溶解度（S）如下表

請回答下列問題：
（1）鋰輝石用濃硫酸浸取之前要粉碎成細顆粒的目的是                。
（2）濾液a中含有Li⁺、SO₄^2-,另含有Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺、 Mg²⁺  、Ca²⁺ 、Na⁺等雜質，步驟Ⅱ需在攪拌下加入石灰石以調節溶液的PH到6.0—6.5，此時沉淀的雜質離子有            ；石灰石調節溶液PH的原理的離子方程式為                       。
（3）步驟Ⅱ在濾液a中加入的除雜劑依次為適量的H₂O₂溶液，石灰乳和Na₂CO₃溶液，發生氧化還原反應的離子方程式為                                 。
（4）步驟Ⅲ中加入飽和Na₂CO₃溶液過濾后需要用熱水洗滌的原因是                。
（5）從濾液c中可回收的主要物質是                。

Answer 1

（1）增大鋰輝石與硫酸的接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率
（2）Al³⁺、Fe³⁺   CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑ （3）2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺=2Fe³⁺＋2H₂O，
（4）Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失   （5）Na₂SO₄

試題分析：（1）鋰輝石用濃硫酸浸取之前要粉碎成細顆粒可以擴大與硫酸的接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率。（2）在攪拌下加入石灰石以調節溶液的PH到6.0—6.5，此時因為Fe³⁺、Al³⁺完全形成氫氧化物沉淀時，溶液的PH分別為3.2、4.7，其它的PH值都大于 6.0—6.5。故此時沉淀的雜質離子有Al³⁺、Fe³⁺ 。石灰石調節溶液PH的原理的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑。（3）加入雙氧水能把亞鐵離子氧化成鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺＋H₂O₂＋2H⁺=2Fe³⁺＋2H₂O，其它的反應都是復分解反應。（4）根據表格中碳酸鋰的溶解度與溫度的關系可知：Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失。（5）由于它們發生了復分解反應。所以從濾液c中可回收的主要物質是Na₂SO_4。