Question

【題目】碳酸鋰作為鋰的基礎鋰鹽，廣泛用于玻璃制造和陶瓷生產過程中的添加劑，也是制備鋰電池的重要原料。碳酸鋰在熱水中的溶解度很小，工業上以鋰輝石精礦（主要成分是Li2O、含有Al2O3、SiO2等雜質）為原料制取碳酸鋰的硫酸法生產工藝流程如下

（1）鋰輝石熱酸浸提前要進行“研磨”，其目的是_____

（2）“水浸”中加入CaCO3的作用之一是為了調節pH=5，讓溶液中的Al3+變成Al(OH)3沉淀出來，要確定溶液的pH值為5，可以用pH試紙來測定，其操作方法是_____

（3）“沉鋰”中加入的Na2CO3溶液是飽和溶液，其作用是_____，反應的化學方程式為_____

（4）“洗滌”中使用熱水，原因是_____，證明洗滌干凈的方法是_____

（5）為了探究熱酸浸提的最佳條件，將礦石在一定條件下酸浸4小時，鋰元素浸出率的數據如下表

編號	礦酸比	硫酸濃度（%）	MgSO4用量（g）	溫度（℃）	鋰元素浸出率（%）
1	1:1	90	0.00	100	70.34
2	1:1	98	0.00	100	73.89
3	1:1	98	0.00	150	78.24
4	1:3	98	0.00	200	85.53
5	1:3	98	1.25	250	90.26
6	1:3	98	2.50	250	95.88

①本實驗中，編號為_____兩組實驗能說明溫度對鋰元素浸出率的影響

②根據上表數據，MgSO4用量對鋰元素浸出率的影響是_____

③在工業生產過程中，相當數量的硫酸和純堿變成了價值較低的Na2SO4等物質，從而造成了生產成本的提高，為了降低生產成本，除了盡可能減少硫酸的配量外，降低能源消耗也是一個方面，因此，可以繼續設計實驗，以探究出最佳鋰元素浸提工藝條件，下列設計合理的是_____（填字母）

A 礦酸比1:2，硫酸濃度98，MgSO4用量0.00，溫度150℃

B 礦酸比1:2，硫酸濃度98，MgSO4用量1.25，溫度200℃

C 礦酸比1:2，硫酸濃度98，MgSO4用量2.50，溫度200℃

D 礦酸比1:2，硫酸濃度98，MgSO4用量2.50，溫度250℃

Answer 1

【答案】增大礦物與酸的接觸面積，加快熱酸浸提的速率 將一小片pH試紙放在白瓷板上，用干燥玻璃棒蘸取溶液滴到pH試紙上，再與標準比色卡比對，讀出pH 提高反應物的濃度，有利于Li2SO4轉化為Li2CO3 Li2SO4+Na2CO3==Na2SO4+Li2CO3↓ 碳酸鋰在熱水中溶解度很小，避免了洗滌過程中碳酸鋰的損耗 取少量洗滌后的溶液于試管中，滴入足量稀鹽酸，充分反應后滴入氯化鋇溶液，若無明顯現象，則已洗滌干凈 2和3 其他條件相同時，增大MgSO4的用量，鋰元素的浸出率提高 CD

【解析】

（1）鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是增加接觸面積，使反應充分，加快熱酸浸提的速率；

（2）用pH試紙來測定，其操作方法是：將一小片pH試紙放在白瓷板上，用干燥玻璃棒蘸取溶液滴到pH試紙上，再與標準比色卡比對，讀出pH；

（3）加入Na2CO3溶液是飽和溶液可以提供濃度大的溶液，可以使Li2SO4轉化為Li2CO3；硫酸鋰和碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸鋰沉淀，反應的化學方程式為：Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓；

（4）由表中數據可知：溫度越高，鋰元素浸出率越高；由此可知，用熱水的原因是：碳酸鋰在熱水中溶解度很小，避免了洗滌過程中碳酸鋰的損耗；可以驗證洗滌后的溶液中含有碳酸根離子，不含硫酸根離子即可，方法為：取少量洗滌后的溶液于試管中，滴入足量稀鹽酸，充分反應后滴入氯化鋇溶液，若無明顯現象，則已洗滌干凈；

（5）①對比表中數據可知：2和3兩組實驗能說明溫度對鋰元素浸出率的影響；

②根據上表數據可知：其他條件相同時，增大MgSO4的用量，鋰元素的浸出率提高；

③其他條件相同時，MgSO4的用量越大，鋰元素的浸出率提高，可知方法合理的是CD。