Question

氧化锂(Li₂O)是锂电池工业的重要原料。以粗碳酸锂为原料制备氧化锂的一种工艺流程如下：

注：常温下，碳酸锂微溶于水，氢氧化锂可溶于水。

（1）反应Ⅰ中通入CO₂需加压的原因是______。

（2）①反应Ⅱ生成LiOH的化学方程式为______。

②石灰乳的固液比[Ca(OH)₂的质量与H₂O的体积之比]对LiOH产率和滤液中LiOH浓度的影响如右图所示。实际生产中选择固液比25 g·L^-1，若固液比过低对后续操作的不利影响是______。

（3）浓缩、结晶所得LiOH·H₂O通过灼烧得到Li₂O。

①LiOH·H₂O中常含有少量的Li₂CO₃，但该物质对所制Li₂O得纯度无影响，其原因是______。

②将LiOH·H₂O置于不同坩埚内，在空气中充分灼烧，反应后固体产物的XRD图谱如右图所示（XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。欲制得高纯氧化锂最适宜的坩埚是______。铁坩埚中发生反应的化学方程式为______。

Answer

促进Li2CO3的转化、加快Li2CO3反应的速率 LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O 所得滤液LiOH浓度太低，不利于后期的浓缩结晶 Li2CO3高温分解生成Li2O 锂化刚玉坩埚 20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O

【解析】(1)反应Ⅰ中碳酸锂悬浊液与二氧化碳反应生成LiHCO3，通入CO2时，加压可以促进Li2CO3的转化、加快Li2CO3反应的速率，故答案为：促进Li2CO3的转化、加快Li2CO3反应的速率；

(2)①反应Ⅱ中溶液与石灰乳反应生成LiOH，反应的化学方程式为LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O，故答案为：LiHCO3＋Ca(OH)2＝CaCO3＋LiOH＋H2O；

②根据石灰乳的固液比[Ca(OH)2的质量与H2O的体积之比]对LiOH产率和滤液中LiOH浓度的影响可知，实际生产中选择固液比25 g·L-1，若固液比过低，所得滤液LiOH浓度太低，不利于后期的浓缩结晶，故答案为：所得滤液LiOH浓度太低，不利于后期的浓缩结晶；

(3)①LiOH·H2O中常含有少量的Li2CO3，但该物质对所制Li2O得纯度无影响，是因为Li2CO3高温容易分解生成Li2O和二氧化碳，故答案为：Li2CO3高温分解生成Li2O；

(3)浓缩、结晶所得LiOH·H2O通过灼烧得到Li2O。

②将LiOH·H2O置于不同坩埚内，在空气中充分灼烧，根据反应后固体产物的XRD图谱可知，欲制得高纯氧化锂最适宜的坩埚是锂化刚玉坩埚，在铁坩埚中LiOH·H2O受热反应得到Li5FeO4，反应的方程式为20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O，故答案为：锂化刚玉坩埚；20LiOH·H2O＋4Fe＋3O24Li5FeO4＋30H2O。