Question

【化學——選修2：化學與技術】（15分）碳酸鋰用途廣泛，可用作陶瓷、藥物、催化劑，也是常用的鋰離子電池的原料。工業上以鋰輝石（Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂，含少量Ca、Mg元素）為原料生產碳酸鋰。其部分工藝流程如下： 

已知：①Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂+H₂SO₄（濃）Li₂SO₄+Al₂O₃·H₂O↓
②某些物質的溶解度（S）如下表所示。

（1）從濾渣1中分離出Al₂O₃的部分流程如下圖所示，括號表示加入的試劑，方框表示所得到的物質。

則步驟I中反應的離子方程式是                            ，步驟Ⅱ應通入一種氣體試劑為       ，步驟II反應完之后需要的操作是           。
（2）已知濾渣2的主要成分有Mg（OH）₂和CaCO₃。向濾液l中加入石灰乳的作用是（用離子方程式表示）                。
（3）向濾液2中加入飽和Na₂CO₃溶液，過濾后，用“熱水洗滌”的原因是          。
（4）工業上，將Li₂CO₃粗產品制備成高純Li₂CO₃的部分工藝如下：
a．將Li₂CO₃溶于鹽酸作電解槽的陽極液，LiOH溶液作陰極液，兩者用離子選擇透過膜隔開，用惰性電極電解。
b．電解后向LiOH溶液中加入過 量NH₄HCO₃溶液，過濾、烘干得高純Li₂CO₃。
①a中，陽極的電極反應式是                。
②b中，生成Li₂CO₃反應的化學方程式是           。

Answer 1

（1）Al₂O₃ +6H⁺ = 2Al³⁺+3H₂O（2分） NH₃ （2分） 過濾（2分）
（2）Ca(OH)₂ + 2H⁺ = Ca²⁺ + 2H₂O（1.5分）Ca(OH)₂(s) + Mg²⁺Mg(OH)₂(s) +Ca²⁺（1.5分）
（3） Li₂CO₃的溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li₂CO₃的損失（2分）
（4）① 2Cl^－―2e^－＝Cl₂↑（2分）② 2LiOH+2NH₄HCO₃＝Li₂CO₃↓+(NH₄)₂CO₃+2H₂O（2分）

解析