Question

（2010?廣東）碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫藥等領域．已β-鋰輝石（主要成分為Li₂O-Al₂O₃-4SiO₂）為原材料制備Li₂CO₃的工藝流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g．
（1）步驟Ⅰ前，B-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是

增大固液接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率

．
（2）步驟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⁺等雜質，需在攪拌下加入

石灰石

（填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”）以調節溶液的pH到6.0～6.5，沉淀部分雜質離子，然后分離得到浸出液．
（3）步驟2中，將適量的H₂O₂溶液、石灰乳和Na₂CO₃溶液依次加入浸出液中，可除去的雜質金屬離子有

Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺

（4）步驟3中，生成沉淀的離子方程為

2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓

（5）從母液中可回收的主要物質是

Na₂SO₄

．

Answer 1

分析：（1）從反應速率的角度來分析；
（2）抓住題目中的“酸性溶液”，“調節溶液的pH到6.0～6.5”，從所給試劑中選擇符合條件的藥品；
（3）H₂O₂是強氧化劑，可把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，石灰乳和碳酸鈉都是沉淀劑，使溶液中的Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
^_（4）分析Li₂SO₄、LiOH和Li₂CO₃在303K下的溶解度分別為34.2g、12.7g和1.3g可知，Li₂CO₃最易沉淀；
（5）由元素守恒可知，母液中存在較多的Na⁺、SO₄^2-．

解答：解：（1）固體顆粒越小，化學反應速率越快，同時可使鋰元素盡可能多地溶解到酸中，故答案為：（1）增大固液接觸面積，加快浸出反應速率，提高浸出率；
（2）所給三種物質中，只有CaCO₃能夠降低溶液的酸度，提高溶液的pH到6.0～6.5，可除去Fe³⁺、Al³⁺．，故答案為：石灰石；
（3）步驟Ⅱ中加入H₂O₂溶液，可將Fe²⁺氧化為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⁺．此時溶液中的離子主要有Li⁺、Na⁺、SO₄^2-，
故答案為：Fe²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺；
（4）步驟Ⅲ加入飽和Na₂CO₃溶液后，主要使Li⁺轉化為Li₂CO₃沉淀，故答案為：2Li⁺+CO₃^2-=Li₂CO₃↓；
（5）反應后，溶液中的Na₂SO₄以及加入的過量Na₂CO₃便留在母液中，可回收的主要物質為Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄．

點評：鈉、鋁、鐵、銅及其化合物是日常生活中非常重要的物質，特別是鋁、鐵在國民經濟中占有極其重要的地位．命題的重點將是鈉及其化合物（特別是Na₂O₂、Na₂CO₃、NaHCO₃）的性質、鋁及其化合物的兩性、Fe²⁺與Fe³⁺之間的轉化關系、銅的冶煉及Cu（OH）₂的性質等．估計以后高考試題將會在選擇題中以離子共存、離子方程式、氧化還原反應、物質的鑒別與分離等角度考查金屬元素及其化合物的性質，也會在非選擇題中以金屬元素的性質為載體，通過推斷題、實驗題，考查考生運用金屬元素的有關知識分析解決問題的能力．以實驗探究的形式考查元素化合物的性質將成為以后高考命題的新亮點．