碳酸鋰(Li2CO3)是制備鋰電池的重要原料。圖為工業(yè)上以鋰輝石精礦(主要成分為Li2O)為原料制取碳酸鋰的主要工藝流程。
資料:表為碳酸鋰在不同溫度下的溶解度。
溫度(℃) |
0 |
10 |
30 |
50 |
70 |
90 |
溶解度(g) |
1.54 |
1.43 |
1.25 |
1.08 |
0.91 |
0.83 |
(1)酸浸前將鋰輝石粉碎的優(yōu)點(diǎn)是
增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率
增大反應(yīng)物的接觸面積,加快反應(yīng)速率
。
(2)實際工業(yè)生產(chǎn)會采用熱酸浸的方法以提高鋰元素的浸出率。為探究熱酸浸的最佳條件,技術(shù)人員取6份樣品實施實驗,相關(guān)數(shù)據(jù)見表。
(酸浸時間4h)
序號 |
礦酸比 |
硫酸濃度(%) |
硫酸鎂用量(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本實驗中
2
2
和
3
3
兩組實驗對比能說明溫度對鋰元素的浸出率存在有影響。
②根據(jù)上表數(shù)據(jù),硫酸鎂用量對鋰元素浸出率的影響是
隨著硫酸鎂用量增加,鋰元素浸出率也增加
隨著硫酸鎂用量增加,鋰元素浸出率也增加
。
③為降低生產(chǎn)成本,可適當(dāng)減少硫酸的配量與能源消耗。下列條件中最為合適的是
c
c
。
a.礦酸比1:2、硫酸濃度98%,硫酸鎂用量0.00g,溫度250℃
b.礦酸比1:2、硫酸濃度98%,硫酸鎂用量1.25g,溫度200℃
c.礦酸比1:2、硫酸濃度98%,硫酸鎂用量2.50g,溫度200℃
d.礦酸比1:2、硫酸濃度98%,硫酸鎂用量2.50g,溫度250℃
(3)反應(yīng)器中選用飽和的Na
2CO
3溶液的目的是
提高反應(yīng)物濃度,利于Li2SO4轉(zhuǎn)化為Li2CO3
提高反應(yīng)物濃度,利于Li2SO4轉(zhuǎn)化為Li2CO3
,請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式
Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4
Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3↓+Na2SO4
。
(4)洗滌槽中洗滌的目的是
除去碳酸鋰沉淀表面的殘液
除去碳酸鋰沉淀表面的殘液
,判斷洗滌干凈的方法是:取最后一次洗滌液少許于試管中,向其中滴加
稀鹽酸和氯化鋇
稀鹽酸和氯化鋇
溶液,無白色沉淀產(chǎn)生,則證明已洗滌干凈;洗滌產(chǎn)品時常選用熱水,其原因是
稀鹽酸和氯化鋇溶液
稀鹽酸和氯化鋇溶液
。
(5)某工廠用鋰輝石精礦(含Li
2O8%)18.75t,制得Li
2CO
3產(chǎn)品3.3t,求所得產(chǎn)品的產(chǎn)率。(已知:產(chǎn)品的產(chǎn)率=
×100%,請寫出計算過程)
若最終所得產(chǎn)品的產(chǎn)率大于理論值,其原因可能為
鋰輝石精礦中其它物質(zhì)以沉淀形式混入到碳酸鋰產(chǎn)品中
鋰輝石精礦中其它物質(zhì)以沉淀形式混入到碳酸鋰產(chǎn)品中
。