问题标题:
已知β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质),下面是以锂辉矿为原料来制取金属锂的一种工艺流程.已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:氢氧化物
问题描述:
已知β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质),下面是以锂辉矿为原料来制取金属锂的一种工艺流程.
已知:①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
开始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
Li2CO3的溶解度/g | 1.539 | 1.406 | 1.329 | 1.181 | 0.866 | 0.728 |
(1)为了提高β锂辉矿浸出率可采取措施有___.
(2)反应Ⅰ发生主反应:___LiAlSi2O6+___ H2SO4(浓)___Li2SO4+___+___+___ H2O,根据题意配平上述方程式.
(3)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是___.
(4)反应Ⅲ中生成沉淀A成分:___.(填化学式)
(5)蒸发浓缩过程中主要发生离子反应方程式:___.
(6)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用___(选填“热水”或“冷水”),你选择的理由是___.
(7)电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的Cl2中会混有少量O2,用电极反应式说明原因___.
单乐生回答:
(1)将硅酸盐改为氧化物形式的方法为:依次将各元素写成氧化物形式,中间用“•”连接,同时要注意氧化物先后顺序,为Li2O•Al2O3•4SiO2,
故答案为:Li2O•Al2O3•4SiO2;
(2)LiAlSi2O6与H2SO4(浓)反应生成硫酸锂、硫酸铝、二氧化硅和水,结合原子守恒配平得到化学方程式为:2LiAlSi2O6+4H2SO4(浓)=Li2SO4+Al2(SO4)3+4SiO2↓+4H2O,
故答案为:2,4,1,Al2(SO4)3,4SiO2↓,4;
(3)β-锂辉矿在加入过量浓硫酸后,只有SiO2不溶,同时Fe2+被氧化为Fe3+,并生成CaSO4沉淀,所以溶液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+、Li+等离子,依据实验目的可知必须除去杂质离子,故在反应Ⅱ中加入碳酸钙的作用为:可除去反应Ⅰ中过量的H2SO4,降低溶液中c(H+),根据pH=5,可使Fe3+、Al3+完全沉淀,
故答案为:除去反应Ⅰ中过量的H2SO4;控制pH,使Fe3+、Al3+完全沉淀;
(4)利用题干信息知反应Ⅲ要除去Mg2+,但在加入沉淀剂Ca(OH)2时会引入大量Ca2+,故还需加入Na2CO3除去Ca2+,即沉淀A为Mg(OH)2沉淀与CaCO3沉淀的混合物,反应的离子方程式为:Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓、Ca2++CO32-═CaCO3↓,
故答案为:Mg(OH)2、CaCO3;
(5)蒸发浓缩过程中主要发生锂离子结合碳酸根离子生成碳酸锂,反应的离子方程式为:2Li++CO32-=Li2CO3↓,
故答案为:2Li++CO32-=Li2CO3↓;
(6)实验室里分离固液混合物的操作是过滤,由题中给出Li2CO3的溶解度与温度的关系,可知洗涤Li2CO3沉淀要使用热水,Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗,
故答案为:热水;Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗;
(7)由有氧气产生可逆推知可能的原因:加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,受热分解生成Li2O,电解时产生O2,
故答案为:加热蒸干LiCl溶液时,LiCl有少量水解生成LiOH,受热分解生成Li2O,电解时产生O2;
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