锂被誉为“金属味精”以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．工业上常以β-锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂．其中一种工艺

Question

锂被誉为“金属味精”以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．工业上常以β-锂辉矿（主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂．其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：___．
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是___．
（3）写出沉淀A的成分___．
（4）反应Ⅳ生成Li₂CO₃沉淀，写出在实验室中得到Li₂CO₃沉淀的操作名称___，洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用___　（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是___．
（5）电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___．

Answer 1

β-锂辉矿（主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂，加入过量浓硫酸溶解β-锂辉矿，加入碳酸钙除去过量的硫酸调节溶液PH=5，使铁离子和铝离子沉淀完全，加入水洗过滤洗去矿泥，然后加入氢氧化钙和碳酸钠沉淀镁离子和钙离子，过滤得到溶液中主要是锂离子的溶液，蒸发浓缩，加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂，洗涤后加入盐酸溶解得到纯净的氯化锂溶液，加热蒸干得到氯化锂，电解熔融氯化锂得到金属锂，
（1）将硅酸盐改为氧化物形式的方法为：依次将各元素写成氧化物形式，中间用“•”连接，同时要注意氧化物先后顺序，为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，
故答案为：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂；
（2）由（1）改写可知，β-锂辉矿在加入过量浓硫酸后，只有SiO₂不溶，同时Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，并生成CaSO₄沉淀，所以溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Li⁺等离子，依据实验目的可知必须除去杂质离子，故在反应Ⅱ中加入碳酸钙的作用为：除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄，控制pH，使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，
故答案为：除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄，控制pH，使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；
（3）利用题干信息知反应Ⅲ要除去Mg²⁺，但在加入沉淀剂Ca（OH）₂时会引入大量Ca²⁺，故还需加入Na₂CO₃除去Ca²⁺，即沉淀A为Mg（OH）₂沉淀与CaCO₃沉淀的混合物，
故答案为：Mg（OH）₂、CaCO₃；
（4）实验室里分离固液混合物的操作是过滤，由题中给出Li₂CO₃的溶解度与温度的关系，可知洗涤Li₂CO₃沉淀要使用热水，
故答案为：过滤；热水；Li₂CO₃在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li₂CO₃的损耗；
（5）由有氧气产生可逆推知可能的原因：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂，
故答案为：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂（其他合理答案均可）．