Question

6．碳酸锂（相对分子质量74）广泛应用于化工、冶金、陶瓷、医药、制冷、焊接、锂合金等行业．制备流程如下：

已知：碳酸锂的溶解度为（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

（1）锂辉石（Li₂Al₂Si₄O_x）可以用氧化物的形式表示其组成，形式为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂
（2）硫酸化焙烧工业反应温度控制在250～300℃，主要原因是防止浓硫酸蒸发；同时，硫酸用量为理论耗酸量的115%左右，硫酸如果加入过多则C（填入选项代号）．
A．增加酸消耗量 B．增加后续杂质的处理量 C．增加后续中和酸的负担
（3）水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是中和过量的浓硫酸
（4）“沉锂”的化学方程式为Li₂SO₄+Na₂CO₃=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄
（5）“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是Li₂CO₃的溶解度小，得到的Li₂CO₃多．

Answer 1

分析 （1）根据化合价代数和为0确定x的值，硅酸盐改为氧化物形成，按照活泼金属氧化物、较不活泼金属氧化物、二氧化硅、水顺序书写，注意氧化物形式与盐中原子数目关系对应；
（2）根据流程图中标注的浓硫酸的沸点分析，硫酸如果加入过多会增加调节pH值时的耗碱量；
（3）水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末中和调节pH值；
（4）硫酸锂和碳酸钠反应生成碳酸锂和硫酸钠；
（5）由表格可知，温度越高，Li₂CO₃的溶解度越小，得到的Li₂CO₃越多．

解答 解：（1）根据化合价代数和为0，可以确定Li₂Al₂Si₄O_x中x=$\frac{1×2+3×2+4×4}{2}$=12，Li₂Al₂Si₄O₁₂用氧化物的形式表示为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，
故答案为：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂；
（2）流程图中标注的浓硫酸的沸点为338℃，硫酸化焙烧工业反应温度不能高于浓硫酸的沸点，温度太低反应速率慢，因此温度控制在250～300℃，硫酸如果加入过多会增加调节pH值时的耗碱量，
故答案为：防止浓硫酸蒸发；C；
（3）水浸时，需要在搅拌下加入石灰石粉末的主要作用是中和过量的浓硫酸，
故答案为：中和过量的浓硫酸；
（4）“沉锂”通过完成液（Li₂SO₄的水溶液）和碱液在容器中按一定比例混合进行沉淀反应产出固相的碳酸锂产品，“沉锂”过程中发生的反应是硫酸锂和碳酸钠反应生成碳酸锂和硫酸钠，化学方程式为Li₂SO₄+Na₂CO₃=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄，
故答案为：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Li₂CO₃↓+Na₂SO₄；
（5）由表格可知，温度越高，Li₂CO₃的溶解度越小，得到的Li₂CO₃越多，“沉锂”需要在95℃以上进行，主要原因是Li₂CO₃的溶解度小，得到的Li₂CO₃多，
故答案为：Li₂CO₃的溶解度小，得到的Li₂CO₃多．

点评 本题考查了碳酸锂的制备，难度较大，了解硫酸化焙烧和“沉锂”过程尤为关键，需要将所学物质的性质与无机物生产工艺合二为一．