Question

【题目】碳酸锂作为锂的基础锂盐，广泛用于玻璃制造和陶瓷生产过程中的添加剂，也是制备锂电池的重要原料。碳酸锂在热水中的溶解度很小，工业上以锂辉石精矿（主要成分是Li2O、含有Al2O3、SiO2等杂质）为原料制取碳酸锂的硫酸法生产工艺流程如下

（1）锂辉石热酸浸提前要进行“研磨”，其目的是_____

（2）“水浸”中加入CaCO3的作用之一是为了调节pH=5，让溶液中的Al3+变成Al(OH)3沉淀出来，要确定溶液的pH值为5，可以用pH试纸来测定，其操作方法是_____

（3）“沉锂”中加入的Na2CO3溶液是饱和溶液，其作用是_____，反应的化学方程式为_____

（4）“洗涤”中使用热水，原因是_____，证明洗涤干净的方法是_____

（5）为了探究热酸浸提的最佳条件，将矿石在一定条件下酸浸4小时，锂元素浸出率的数据如下表

编号	矿酸比	硫酸浓度（%）	MgSO4用量（g）	温度（℃）	锂元素浸出率（%）
1	1:1	90	0.00	100	70.34
2	1:1	98	0.00	100	73.89
3	1:1	98	0.00	150	78.24
4	1:3	98	0.00	200	85.53
5	1:3	98	1.25	250	90.26
6	1:3	98	2.50	250	95.88

①本实验中，编号为_____两组实验能说明温度对锂元素浸出率的影响

②根据上表数据，MgSO4用量对锂元素浸出率的影响是_____

③在工业生产过程中，相当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2SO4等物质，从而造成了生产成本的提高，为了降低生产成本，除了尽可能减少硫酸的配量外，降低能源消耗也是一个方面，因此，可以继续设计实验，以探究出最佳锂元素浸提工艺条件，下列设计合理的是_____（填字母）

A 矿酸比1:2，硫酸浓度98，MgSO4用量0.00，温度150℃

B 矿酸比1:2，硫酸浓度98，MgSO4用量1.25，温度200℃

C 矿酸比1:2，硫酸浓度98，MgSO4用量2.50，温度200℃

D 矿酸比1:2，硫酸浓度98，MgSO4用量2.50，温度250℃

Answer 1

【答案】增大矿物与酸的接触面积，加快热酸浸提的速率 将一小片pH试纸放在白瓷板上，用干燥玻璃棒蘸取溶液滴到pH试纸上，再与标准比色卡比对，读出pH 提高反应物的浓度，有利于Li2SO4转化为Li2CO3 Li2SO4+Na2CO3==Na2SO4+Li2CO3↓ 碳酸锂在热水中溶解度很小，避免了洗涤过程中碳酸锂的损耗 取少量洗涤后的溶液于试管中，滴入足量稀盐酸，充分反应后滴入氯化钡溶液，若无明显现象，则已洗涤干净 2和3 其他条件相同时，增大MgSO4的用量，锂元素的浸出率提高 CD

【解析】

（1）锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是增加接触面积，使反应充分，加快热酸浸提的速率；

（2）用pH试纸来测定，其操作方法是：将一小片pH试纸放在白瓷板上，用干燥玻璃棒蘸取溶液滴到pH试纸上，再与标准比色卡比对，读出pH；

（3）加入Na2CO3溶液是饱和溶液可以提供浓度大的溶液，可以使Li2SO4转化为Li2CO3；硫酸锂和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸锂沉淀，反应的化学方程式为：Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓；

（4）由表中数据可知：温度越高，锂元素浸出率越高；由此可知，用热水的原因是：碳酸锂在热水中溶解度很小，避免了洗涤过程中碳酸锂的损耗；可以验证洗涤后的溶液中含有碳酸根离子，不含硫酸根离子即可，方法为：取少量洗涤后的溶液于试管中，滴入足量稀盐酸，充分反应后滴入氯化钡溶液，若无明显现象，则已洗涤干净；

（5）①对比表中数据可知：2和3两组实验能说明温度对锂元素浸出率的影响；

②根据上表数据可知：其他条件相同时，增大MgSO4的用量，锂元素的浸出率提高；

③其他条件相同时，MgSO4的用量越大，锂元素的浸出率提高，可知方法合理的是CD。