Question

【題目】鋰被譽為“金屬味精”，以LiCoO2為正極材料的鋰離子電池已被廣泛用作便攜式電源。工業上常以β鋰輝礦(主要成分為LiAlSi2O6，還含有FeO、MgO、CaO等雜質)為原料來制取金屬鋰。其中一種工藝流程如下：

已知：

①部分金屬氫氧化物開始沉淀和完全沉淀時的pH：

氫氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
開始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

②Li2CO3在不同溫度下的溶解度如下表：

溫度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1．539	1．406	1．329	1．181	0．866	0．728

請回答下列問題：

（1）用氧化物形式表示LiAlSi2O6的組成：_______________________

（2）反應Ⅱ加入碳酸鈣的作用是____________________

（3）寫出反應Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式：____________________

（4）洗滌所得Li2CO3沉淀要使用“熱水”還是“冷水”理由是____________________

（5）流程中兩次使用了Na2CO3溶液，第一次濃度小，第二次濃度大的原因是____________________

（6）該工藝中，電解熔融氯化鋰生產鋰時，陽極產生的氯氣中會混有少量氧氣，原因是____________________

Answer 1

【答案】（1）Li2O·Al2O3·4SiO2

（2）除去反應Ⅰ中過量的H2SO4；控制pH，使Fe3＋、Al3＋完全沉淀

（3）Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓

（4）熱水,Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗

（5）第一次濃度過大會使部分Li+ 沉淀；第二次濃度大則有利于Li2CO3沉淀的生成

（6）加熱蒸干LiCl溶液時，LiCl有少量水解生成LiOH，受熱分解生成Li2O，電解時產生O2

【解析】

試題分析：（1）硅酸鹽既可以用鹽的形式表示，也可以用氧化物的形式表示。在用氧化物形式表示時要符合質量守恒定律。且一般情況下，金屬氧化物寫在前面，非金屬氧化物寫在后面。則LiAlSi2O6的氧化物的形式表示為Li2O·Al2O3·4SiO2。

（2）反應Ⅱ加入碳酸鈣是為了除去反應Ⅰ中過量的H2SO4 ；控制pH，使Fe3＋、A l3＋完全沉淀。

（3）根據框圖中物質之間的轉化關系可知反應Ⅲ中生成沉淀A的離子方程式為Mg2＋＋2OH－=== Mg(OH)2↓、Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓。

（4）反應Ⅳ中由于Li2CO3溶解度小，所以生成Li2CO3沉淀，在實驗室中從溶液中分離得到Li2CO3沉淀的操作是過濾。因為Li2CO3的溶解度隨溫度的升高而降低，所以洗滌所得Li2CO3沉淀要使用熱水；理由是Li2CO3在較高溫度下溶解度小，用熱水洗滌可減少Li2CO3的損耗。

（5）第一次濃度過大會使部分Li+沉淀；第二次濃度大則有利于Li2CO3沉淀的生成，所以流程中兩次使用了Na2CO3溶液，第一次濃度小，第二次濃度大。

（6）電解熔融氯化鋰生產鋰時，陽極產生的氯氣中會混有少量氧氣是因為在加熱蒸干LiCl溶液時，LiCl有少量發生水解反應生成LiOH，它受熱分解生成Li2O，電解時產生O2。因此制取的氯氣中常含有少量的O2。