锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂．其中一种工

Question

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．工业上常以β锂辉矿（主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质）为原料来制取金属锂．其中一种工艺流程如下：

已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

②Li₂CO₃在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	50	75	100
Li2CO3的溶解度/g	1.539	1.406	1.329	1.181	0.866	0.728

请回答下列问题：
（1）用氧化物形式表示LiAlSi₂O₆的组成：___．
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是___．
（3）写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：___．
（4）洗涤所得Li₂CO₃沉淀要使用___（选填“热水”或“冷水”），你选择的理由是___．
（5）将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体，其作用是___
（6）本实验在电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___．

Answer 1

（1）将硅酸盐改为氧化物形式的方法为：依次将各元素写成氧化物形式，中间用“•”连接，同时要注意氧化物先后顺序，为Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂，
故答案为：Li₂O•Al₂O₃•4SiO₂；
（2）由（1）改写可知，β-锂辉矿在加入过量浓硫酸后，只有SiO₂不溶，同时Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，并生成CaSO₄沉淀，所以溶液中含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Li⁺等离子，依据实验目的可知必须除去杂质离子，故在反应Ⅱ中加入碳酸钙的作用为：除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄；控制pH，使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀，
故答案为：除去反应Ⅰ中过量的H₂SO₄；控制pH，使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；
（3）利用题干信息知反应Ⅲ要除去Mg²⁺，但在加入沉淀剂Ca（OH）₂时会引入大量Ca²⁺，故还需加入Na₂CO₃除去Ca²⁺，即沉淀A为Mg（OH）₂沉淀与CaCO₃沉淀的混合物，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓；
（4）实验室里分离固液混合物的操作是过滤，由题中给出Li₂CO₃的溶解度与温度的关系，可知洗涤Li₂CO₃沉淀要使用热水，Li₂CO₃在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li₂CO₃的损耗，
故答案为：热水；Li₂CO₃在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li₂CO₃的损耗；
（5）将氯化锂溶液蒸干的过程中还需不断通入HCl气体，其作用是：抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气，
故答案为：抑制LiCl的水解，防止生成LiOH，同时HCl可带走水蒸气；
（6）由有氧气产生可逆推知可能的原因：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂，
故答案为：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解生成Li₂O，电解时产生O₂ ；