Question

【題目】Li2CO3是生產鋰電池的重要原料，電解鋁廢渣(主要含AlF3、LiF、NaF、CaO等物質)可用于制備Li2CO3。

已知：①Li2CO3的溶解度：0 ℃ 1.54 g；20 ℃ 1.33 g；80 ℃ 0.85 g。

②20 ℃，Ksp[Ca3(PO4)2]＝2×10－33，Ksp(CaHPO4)＝1×10－7。

（1）在加熱條件下酸浸，反應生成能腐蝕玻璃的氣體，寫出AlF3發生反應的化學方程式：______。

（2）濾渣B的主要成分是________。

（3）“轉化”后所得LiHCO3溶液中含有的Ca2＋需要加入Li3PO4除去。除鈣步驟中其他條件不變，反應相同時間，溫度對除鈣率和Li2CO3產率的影響如右圖所示。

①隨著溫度升高最終Li2CO3的產率逐漸減小的原因是___________。

②當溫度高于50 ℃時，除鈣率下降的原因可能是__________________。

（4）熱分解后，獲得Li2CO3需趁熱過濾的原因是_______________________。

（5）將酸浸時產生的氣體通入Al(OH)3和Na2SO4溶液的混合物中可產生難溶物冰晶石(Na3AlF6)，該反應的離子方程式為_______________________________________。

Answer 1

【答案】2AlF3＋3H2SO4(濃)Al2(SO4)3＋6HF↑ Al(OH)3 溫度過高LiHCO3分解產生Li2CO3沉淀，與Ca3(PO4)2一同被過濾 溫度過高PO43-水解，使PO43-離子濃度減小 Li2CO3的溶解度隨溫度升高而降低，趁熱過濾可減少Li2CO3溶解損失 6HF＋Al(OH)3＋3Na＋=Na3AlF6＋3H＋＋3H2O

【解析】

電解鋁廢渣用濃硫酸酸浸溶解，生成HF，形成含有Al3+、Li+、Na+、Ca2+、SO42-的溶液，濃硫酸具有強氧化性，鋁廢渣的鋁單質發生鈍化不參與反應，過濾得到的濾渣A含有鋁單質，向濾液中加入碳酸鈉溶液使Al3+、Li+、Ca2+轉化為Li2CO3、Al2(CO3)3及CaCO3沉淀，過濾后向沉淀中加水，通入足量二氧化碳，使Al2(CO3)3轉化為Al(OH)3，Li2CO3、CaCO3沉淀溶解轉化為碳酸氫鋰和碳酸氫鈣，過濾則濾渣B為Al(OH)3，再向濾液中加入Li3PO4除去溶液中的Ca2+生成Ca3(PO4)2沉淀，過濾后得到碳酸氫鋰溶液，對其加熱分解生成碳酸鋰，據此分析解答。

(1)在加熱條件下酸浸，反應生成能腐蝕玻璃的氣體，AlF3與濃硫酸發生反應生成硫酸鋁和氟化氫，化學方程式：2AlF3＋3H2SO4(濃)Al2(SO4)3＋6HF↑；

(2)根據分析，濾渣B的主要成分是Al(OH)3；

(3)①溫度過高LiHCO3分解產生Li2CO3沉淀，與Ca3(PO4)2一同被過濾，導致最終的產率逐漸減小；

②PO43-是弱酸根離子易水解，溫度過高促進PO43-水解，使溶液中PO43-離子濃度減小，除鈣率下降；

(4)根據已知信息①，Li2CO3的溶解度隨溫度升高而降低，趁熱過濾可減少Li2CO3溶解損失；

(5)將酸浸時產生的氣體通入Al(OH)3和Na2SO4溶液的混合物中可產生難溶物冰晶石(Na3AlF6)，離子方程式為6HF＋Al(OH)3＋3Na＋=Na3AlF6＋3H＋＋3H2O。