Question

【题目】碳酸锂广泛应用于化工、冶金等行业。工业上利用锂辉石（Li2Al2Si4Ox）制备碳酸锂的流程如下：

已知：①CaC2O4难溶于水；②Li2CO3的溶解度（g/L）。

温度/℃	0	10	20	30	40	50	60	80	100
Li2CO3	1.54	1.43	1.33	1.25	1.17	1.08	1.01	0.85	0.72

请回答下列问题：

（1）锂辉石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示其组成，形式为___________。

（2）“深度净化”时，加入适量Na2C2O4的目的是__________________。

（3）“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是_____________________。

（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 溶液做阴极液，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溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2CO3。

①a中，阳极的电极反应式是__________________，宜选用_________(“阳”或“阴”)离子交换膜。

②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是________________________。

Answer 1

【答案】Li2O·Al2O3·4SiO2 除去Ca2+ 温度越高，碳酸锂溶解度越小，可以增加产率 2Cl-－2e-＝Cl2↑ 阳 2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑

【解析】

由制备流程可知，锂辉石加硫酸，浸取焙烧，氧化铝、氧化锂溶解，二氧化硅不反应，水浸时加入碳酸钙，除去未反应的硫酸，同时调节溶液pH值，可以将Al3+转化为氢氧化铝沉淀，过滤除去不溶物，滤液再进行深度净化后主要为Li2SO4、Na2SO4，最后加入Na2CO3，转化为溶解度更小Li2CO3析出，据此分析。

（1）锂辉石（Li2Al2Si4Ox）可以用氧化物的形式表示，Li元素化合价+1价，铝元素+3价，氧元素－2价，硅元素+4价，根据化合价代数和为0，可以确定Li2Al2Si4Ox中x=12，所以该化合物用氧化物的形式表示为Li2O·Al2O3·4SiO2；

（2）由于滤液中含有钙离子，而草酸根难溶，则“深度净化”时，加入适量Na2C2O4的目的是除去Ca2+。

（3）根据表中数据可知温度越高，碳酸锂溶解度降低，减少碳酸锂溶解，可以增加产率，因此“沉锂”需要在95℃以上进行；

（4）①a中，阳极是氯离子发生失去电子的氧化反应，则电极反应式是2Cl-－2e-＝Cl2↑，为防止生成的氯气溶解在碱液中，宜选用阳离子交换膜。

②电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2CO3，则b中根据原子守恒可知生成Li2CO3的化学方程式是2LiOH+NH4HCO3Li2CO3+2H2O+NH3↑。