Question

【題目】從海水中提取并制備碳酸鋰，可以提高海水的綜合利用價值，滿足工業上對碳酸鋰的需求。制備碳酸鋰的一種工藝流程如下：

已知：①海水中某些離子濃度如下：

離子	Li+	Mg2+	Ca2+	Mn2+	Cl-
濃度(mol/L)	0.113	0.049	0.001	0.010	0.501

②碳酸鋰的溶解度：

溫度(℃)	0	10	30	50	70	90
溶解度(g/L)	1.54	1.43	1.25	1.08	0.91	0.83

幾種難溶電解質的溶度積(25℃)：

物質	Li2CO3	MgCO3	MnCO3	CaCO3	Mg(OH)2
Ksp	2.5×10-2	6.8×10-6	2.3×10-11	2.8×10-9	6×10-10

請回答下列問題：

精制除雜階段的濾渣為MgCO3、______寫化學式

用HCl調pH為4～5的目的是_________。

二次除鎂過程中，若使Mg2+濃度為6×10-4mol/L，應控制pH為______。

沉鋰階段，實際測得不同純堿加入量條件下的碳酸鋰沉淀結果如下表：

序號		沉淀質量(g)	Li2CO3含量(%)	鋰回收率(%)
	0.9:2.0	10.09	92.36	77.67
	1.0:2.0	10.97	90.19	82.46
	1.1:2.0	11.45	89.37	85.27
	1.2:2.0	12.14	84.82	85.85

綜合以上信息及考慮實際生產時的原料成本，應按照______填序號中CO32-與Li+物質的量之比加入純堿制備碳酸鋰。

沉鋰溫度需控制在，主要原因是______。

碳化分解具體過程為：①向碳酸鋰與水的漿料中通入CO2氣體，充分反應后，過濾；②加熱濾液使其分解。寫出②反應中的化學方程式：__________。寫出在碳化分解中可循環利用物質的電子式：_________。

Answer 1

【答案】MnCO3、CaCO3 除去碳酸根，防止蒸發濃縮時Li2CO3和Na2CO3析出 11 ③ 該溫度下，碳酸鋰的溶解度更小，可以增加產率或回收率 2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O

【解析】

從海水中提取并制備碳酸鋰，工藝流程的目的是制備Li2CO3，海水通過加入碳酸鈉調節pH為10，其中Mg2+、Mn2+及Ca2+均生成碳酸鹽沉淀作為濾渣除去，濾液中存在Li+，過量的碳酸鈉，再用鹽酸調節pH為4～5，除去過量的碳酸鈉，再經過高溫濃縮得到NaCl晶體，二次除鎂，此時濾液中存在較純的Li+，再用純堿形成Li2CO3，在經過碳化分解過程最終制得較純的Li2CO3，據此分析，

(1)流程的目的是制備提純Li+，則Mn2+、Mg2+和Ca2+均為雜質離子，精制除雜階段調節pH為10，主要除去Mg2+、Mn2+和Ca2+；

(2)用HCl調pH為4～5，此時溶液為酸性，溶液中存在過量的Na2CO3；

(3)根據Mg(OH)2的溶度積常數計算；

(4)要求盡可能高的回收Li+，在高回收率相差不大情況下，再考慮使用較少的純堿；

(5)沉鋰溫度需控制在90℃，考慮到隨著溫度升高，Li2CO3溶解度降低；

(6)向碳酸鋰與水的漿料中通入CO2氣體，充分反應后，過濾得到LiHCO3，加熱LiHCO3可以發生分解，產生Li2CO3、CO2，得到的CO2可以循環使用，根據八隅律書寫CO2的電子式。

(1)流程的目的是制備提純Li+，則Mn2+、Mg2+和Ca2+均為雜質離子，精制除雜階段調節pH為10，主要除去Mg2+、Mn2+和Ca2+，分別形成MgCO3、MnCO3和CaCO3；

(2)用HCl調pH為4～5，此時溶液為酸性，溶液中存在過量的Na2CO3，可以除去過量的Na2CO3，防止蒸發濃縮時Li2CO3和Na2CO3析出；

(3)二次除鎂過程中，若使Mg2+濃度為6×10-4mol/L，則此時溶液中c(OH-)==10-3mol/L，所以控制溶液pH=11；

(4)要求盡可能高的回收Li+，在高回收率相差不大情況下，再考慮使用較少的純堿，綜合考慮應按③投入純堿參加反應；

(5)沉鋰溫度需控制在90℃，考慮到隨著溫度升高，Li2CO3溶解度降低，所以溫度控制在90℃時，碳酸鋰的溶解度更小，可以增加產率(或回收率)；

(6)向碳酸鋰與水的漿料中通入CO2氣體，充分反應后，過濾得到LiHCO3，加熱LiHCO3可以發生分解，產生Li2CO3、CO2，則發生的反應為：2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O，得到的CO2可以循環使用，CO2的電子式為：。