Question

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-­锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

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	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	2．7	3．7	9．6
完全沉淀pH	3．7	4．7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

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

请回答下列问题：

(1)用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：________________________。

(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_________________________________。

(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：______________________________________。

(4)反应Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，写出在实验室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名称___________，洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用______________ (选填“热水”或“冷水”)，你选择的理由是                         。

(5)电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是：__________________________。

 

Answer 1

【答案】

(1)Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂ (2分)

(2)除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄；控制pH，使Fe ^3＋、A l ^3＋完全沉淀　(各2分)

(3)Mg^2＋＋2OH^－= ==Mg(OH)₂↓、Ca ^2＋＋CO₃^2－===CaCO₃↓　(2各分)

(4)过滤(1分)　热水(1分)　Li₂CO₃在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li₂CO₃的损耗(2分)

(5)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(其他合理答案均可) (2分)

【解析】（1）根据各元素的化合价将各元素书写为氧化物形式即可（可将分子改变为Li₂Al₂Si₄O₁₂形式）

（2）由所给数据可知，Fe ^3＋、A l ^3＋在较低pH的情况下即可完全沉淀，加入碳酸钙可中和过量的硫酸，提高pH。

（3）加入熟石灰和纯碱可分别沉淀Mg^2＋及Ca ^2＋；

（4）分离沉淀一般采用过滤的方法；根据Li₂CO₃的溶解度随温度升高而降低的特性，可采用热水洗涤，减少产品的损失。

（5）LiCl为强酸弱碱盐，加热促进其水解为LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂