Question

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域,以β—锂辉石(主要成分为Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)为原料制备Li₂CO₃的工艺流程如下:

已知:Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
（1）步骤Ⅰ前,β—锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）步骤Ⅰ中,酸浸后得到的酸性溶液中含有Li⁺、SO₄^2-；另含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺等杂质,需在搅拌下加入　　　(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的pH到6.0~6.5,沉淀部分杂质离子,然后分离得到浸出液。
（3）步骤Ⅱ中,将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中,可除去的杂质金属离子有　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）步骤Ⅲ中,生成沉淀的离子方程式为　                                      。
（5）从母液中可回收的主要物质是　　　                                  。

Answer 1

（1）增大反应物间的接触面积,加快反应速率
（2）石灰石　（3）Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺
（4）2Li⁺+ CO₃^2—=Li₂CO₃↓　（5）Na₂SO₄

试题分析：（1）将固体物质粉碎,可增大反应物的接触面积,从而加快反应速率。
（2）加入石灰石能与溶液中的H⁺反应,使pH升高;加入CaCl₂不能发生反应,故不能调节pH;加入稀H₂SO₄,增大了H⁺浓度,pH减小,此步骤中因pH为6.0~6.5可将Fe³⁺、Al³⁺除去。
（3）加入H₂O₂溶液,可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺,加入石灰乳与Na₂CO₃溶液,可使Fe³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺分别转化为沉淀而除去。
（4）由于Li₂CO₃溶解度相对较小,所以步骤Ⅲ中生成沉淀的离子方程式为CO₃^2—+2Li⁺=Li₂CO₃↓。
（5）据（4）中步骤Ⅲ的反应实质可知,母液中可回收的主要物质为Na₂SO₄。