碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．已知β锂辉石（主要成分为Li2O•Al2O3•4SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如图：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

Question

碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域．已知β锂辉石（主要成分为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程如图：

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；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．
（1）步骤Ⅰ前，β锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是______
（2）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，
（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Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．

Answer 1

已知β-锂辉石（主要成分为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂）为原材料制备Li₂CO₃的工艺流程：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂加硫酸，浸取，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，在在搅拌下加入石灰石调节pH，使Al³⁺、Fe³⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，再将适量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，然后转化为氢氧化铁沉淀，镁离子转化为氢氧化镁沉淀，钙离子转化为碳酸钙沉淀，过滤的硫酸锂溶液，再加饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀，过滤得到碳酸锂；
（1）固体颗粒越小，化学反应速率越快，同时可使锂元素尽可能多地溶解到酸中，
故答案为：增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率；
（2）所给三种物质中，只有CaCO₃能够降低溶液的酸度，提高溶液的pH到6.0～6.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺，
故答案为：石灰石；
（3）步骤Ⅱ中加入H₂O₂溶液，可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，然后加入石灰乳可除去其中的Fe³⁺和Mg²⁺，再加入Na₂CO₃溶液可除去Ca²⁺．此时溶液中的离子主要有Li⁺、Na⁺、SO₄^2-，
故答案为：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）步骤Ⅲ加入饱和Na₂CO₃溶液后，主要使Li⁺转化为Li₂CO₃沉淀，反应的离子方程式为：2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓；
故答案为：2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓．