Question

【題目】碳酸鋰是一種重要的鋰鹽，廣泛應(yīng)用于鋰離子電池生產(chǎn)中。工業(yè)上可以用鋰輝石精礦(主要成分是Li2O、含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)) 為原料制取高純的碳酸鋰。某�；瘜W(xué)活動(dòng)小組收集了碳酸鋰的溶解度數(shù)據(jù)如表：

溫度(℃)	0	20	40	60	80	100
溶解度(g)	1.54	1.33	1.17	1.01	0.85	0.72

設(shè)計(jì)了制取碳酸鋰的工藝流程(如圖)：

請(qǐng)回答：

(1)操作a所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和_____。

(2)熱酸浸提中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

①_____；

②Li2O+H2SO4=Li2SO4+H2O。

(3)“洗滌”濾渣C時(shí)應(yīng)該使用熱水，其原因是_____。

(4)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(shí)，測(cè)量鋰元素浸出率的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表：

編號(hào)	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對(duì)比分析編號(hào)1和編號(hào)2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是_____。

②有同學(xué)想在實(shí)驗(yàn)6的基礎(chǔ)上，從降低成本角度繼續(xù)研究提高鋰元素的浸出率，下面設(shè)計(jì)合理的是_____。

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2.50，溫度200℃

C 礦酸比1：2，硫酸濃度98%，MgSO4用量2.50，溫度250℃

D 礦酸比1：3，硫酸濃度98%，MgSO4用量2.00，溫度250℃

Answer 1

【答案】漏斗； Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O 碳酸鋰在熱水中溶解度很小，避免了洗滌過(guò)程中碳酸鋰的損耗 其他條件相同時(shí)，增大硫酸的濃度，鋰元素的浸出率提高 D

【解析】

(1)過(guò)濾可以將不溶性固體從溶液中分離出來(lái)，過(guò)濾需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；

(2)氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，化學(xué)方程式為：Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O；

(3)碳酸鋰在熱水中溶解度很小，避免了洗滌過(guò)程中碳酸鋰的損耗，所以“洗滌”濾渣C時(shí)應(yīng)該使用熱水；

(4)對(duì)比分析編號(hào)1和編號(hào)2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是：其他條件相同時(shí)，增大硫酸的濃度，鋰元素的浸出率提高；通過(guò)分析表格提供的數(shù)據(jù)可以看出，為了降低生產(chǎn)成本，除了盡可能減少硫酸的配量、降低能源消耗等操作，所以在實(shí)驗(yàn)6的基礎(chǔ)上，從降低成本角度繼續(xù)研究提高鋰元素的浸出率，設(shè)計(jì)合理的是：礦酸比1：3，硫酸濃度98%，MgSO4用量2.00，溫度250℃。