Question

【題目】碳酸鋰廣泛應用于化工、冶金等行業。工業上利用鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）制備碳酸鋰的流程如下：

已知：①CaC2O4難溶于水；②Li2CO3的溶解度（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

請回答下列問題：

（1）鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示其組成，形式為___________。

（2）“深度凈化”時，加入適量Na2C2O4的目的是__________________。

（3）“沉鋰”需要在95℃以上進行，主要原因是_____________________。

（4）工業上，將Li2CO3粗品制備成高純Li2CO3的部分工藝如下：

a.將Li2CO3溶于鹽酸作電解槽的陽極液，LiOH 溶液做陰極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰性電極電解。

b.電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱，過濾、烘干得高純Li2CO3。

①a中，陽極的電極反應式是__________________，宜選用_________(“陽”或“陰”)離子交換膜。

②b中，生成Li2CO3反應的化學方程式是________________________。

Answer 1

【答案】Li2O·Al2O3·4SiO2 除去Ca2+ 溫度越高，碳酸鋰溶解度越小，可以增加產率 2Cl-－2e-＝Cl2↑ 陽 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑

【解析】

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，水浸時加入碳酸鈣，除去未反應的硫酸，同時調節溶液pH值，可以將Al3+轉化為氫氧化鋁沉淀，過濾除去不溶物，濾液再進行深度凈化后主要為Li2SO4、Na2SO4，最后加入Na2CO3，轉化為溶解度更小Li2CO3析出，據此分析。

（1）鋰輝石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示，Li元素化合價+1價，鋁元素+3價，氧元素－2價，硅元素+4價，根據化合價代數和為0，可以確定Li2Al2Si4Ox中x=12，所以該化合物用氧化物的形式表示為Li2O·Al2O3·4SiO2；

（2）由于濾液中含有鈣離子，而草酸根難溶，則“深度凈化”時，加入適量Na2C2O4的目的是除去Ca2+。

（3）根據表中數據可知溫度越高，碳酸鋰溶解度降低，減少碳酸鋰溶解，可以增加產率，因此“沉鋰”需要在95℃以上進行；

（4）①a中，陽極是氯離子發生失去電子的氧化反應，則電極反應式是2Cl-－2e-＝Cl2↑，為防止生成的氯氣溶解在堿液中，宜選用陽離子交換膜。

②電解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共熱，過濾、烘干得高純Li2CO3，則b中根據原子守恒可知生成Li2CO3的化學方程式是2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑。