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5.工业上以锂辉石(Li2O•A12O3•4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂.其部分工艺流程如下:

已知:①Li2O•Al2O3•4SiO2+H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;250℃~300℃\;}}{\;}$Li2SO4+Al2O3•4SiO2•H2O↓
②某些物质的溶解度(S)如下表所示.ⅠⅡⅢ
T/℃20406080
S(Li2CO3)/g1.331.171.010.85
S(Li2SO4)/g34.232.831.930.7
(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质.则步骤Ⅱ中最佳反应的离子方程式是Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
滤渣1$→_{Ⅰ}^{()}$□$→_{Ⅱ}^{()}$□$→_{Ⅲ}^{灼烧}$Al2O3
(2)已知滤液1中的主要离子为Li+、Mg2+、Ca2+、SO42-,滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述,并写离子方程式)增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失.
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下.
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解.
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3
①a中,阳极的电极反应式是2C1--2e-=Cl2↑.
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.

分析 锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,

解答 解:锂辉石(Li2O•Al2O3•4SiO2,含少量Ca,Mg元素)经过研磨、加热、酸化得到可溶性的硫酸锂、硫酸铝和不溶的二氧化硅,经过过滤,得到滤渣1二氧化硅,滤液1经过调节PH值,使溶液得到滤液Mg(OH)2和CaCO3.向滤液1中加入石灰乳以增加Ca2+、OH-的浓度,使Mg(OH)2、CaCO3更利于析出,以便形成滤渣2,热水洗涤Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,可减少Li2CO3的损失,得到最终产物碳酸锂,
(1)滤渣1$→_{Ⅰ}^{()}$□$→_{Ⅱ}^{()}$□$→_{Ⅲ}^{灼烧}$Al2O3,滤渣1是Al2O3•4SiO2•H2O,先加酸溶解,然后过滤出不溶物二氧化硅,步骤Ⅱ中在铝离子的酸溶液中滴入氨水,生成氢氧化铝沉淀,所以步骤Ⅱ反应是铝离子生成氢氧化铝的反应,反应离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
(2)石灰乳是氢氧化钙,提供氢氧根离子和钙离子,更完全的沉淀镁离子和碳酸根离子,离子反应方程式为:Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+,故答案为:增加Ca2+、OH-的浓度,有利于Mg(OH)2、CaCO3的析出;Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”,图表中碳酸锂溶解度随温度升高减小,减少沉淀的损失,
故答案为:Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失;
(4))①Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,阳极液中氯离子失电子,发生氧化反应,所以阳极反应为2C1--2e-=Cl2↑,
故答案为:2C1--2e-=Cl2↑;
②电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,氢氧化锂与碳酸氢铵反应生成碳酸锂的方程式为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3+2H2O,
故答案为:2LiOH+NH4HCO3=Li2CO3+NH3•H2O+H2O.

点评 本题考查了物质生产流程的分析判断,流程分析,物质性质的应用是解题关键,主要是铝及其化合物性质的应用,氧化铝的提取方法,题目难度中等.

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