2026年中考化学一轮复习教学素材：电池级碳酸锂

【教学素材】 电池级碳酸锂 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“电池级碳酸锂”具有高纯度（99.5%以上）、稳定晶体结构，主要作为制备钴酸锂、锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等锂离子电池正极材料，适用于电动汽车、消费电子设备、大规模储能系统。中国是全球最大的碳酸锂生产国和消费国。 一、碳酸锂硫酸法的核心原理 目前工业化生产碳酸锂的主流工艺是硫酸法提锂。硫酸法提锂是以锂辉石精矿为原料，通过硫酸化焙烧生产碳酸锂的冶金方法，已成为工业化生产碳酸锂的主流工艺。 （1）原料处理：锂辉石需先经高温焙烧，将α型晶体转变为β型，提高反应活性。 （2）核心原理：利用硫酸溶解锂元素生成硫酸锂，再加入碳酸钠沉淀出碳酸锂。 二、工业流程通常包含4个环节： （1）酸浸：常用稀硫酸将锂转化为可溶性硫酸锂，加入稀硫酸，使氧化锂转化为硫酸锂进入溶液，泥沙等不溶物通过过滤除去。 （2）除杂：加入氢氧化钠或石灰乳调节pH，使Fe³⁺、Al³⁺等杂质离子转化为氢氧化物沉淀除去。 （3）沉锂：向滤液中加入饱和的碳酸钠溶液，使锂离子沉淀为碳酸锂。 （4）洗涤：用热水洗涤可减少碳酸锂溶解损失。 注意事项：①热水洗涤：碳酸锂在热水中溶解度比冷水小，因此滤渣需用热水洗涤，以减少产品损耗并洗去杂质。 ②温度控制：沉锂时选择较高温度（如80℃）的饱和碳酸钠溶液，有利于碳酸锂结晶析出，提高产率。 【同步训练设计】 1．碳酸锂（Li2CO3）是生产锂电池的原料之一。碳酸锂微溶于水，溶解度随着温度升高而减小。下列有关碳酸锂的说法不正确的是（ ） A．碳酸锂属于碳酸盐 B．碳酸锂与稀盐酸反应生成气泡 C．碳酸锂由两种元素组成 D．碳酸锂在25℃时的溶解度大于在100℃时的溶解度 2．阅读科普短文，回答问题。 碳酸锂是一种无机化合物，化学式为Li2CO3，为无色单斜晶体或白色粉末。密度2.11g/cm3，熔点723℃（1.013×105Pa），溶于硫酸．微溶于水，在冷水中溶解度较热水下大。不溶于醇及丙酮。可用于制陶瓷、药物、催化剂等。是常用的锂离子电池原料，新能源纯电动汽车广泛使用碳酸锂。 （1）碳酸锂中锂元素的化合价为 。 （2）人体服用碳酸锂，会与胃内盐酸反应（类似碳酸钙与稀盐酸的反应），写出有关化学方程式为 。 （3）纯电动车在充电过程中电能转化为 能。 （4）在城市广泛使用电动车优点： 。 3．某工厂以盐湖卤水（主要成分为MgCl2、NaCl、LiCl）为原料，制备金属镁和电池级碳酸锂（Li2CO3）的工艺流程如下： 已知：在20℃时，部分物质的溶解度如下表： 物质 Li2CO3 LiOH LiCl NaCl Mg（OH）2 溶解度/g 1.33 12.8 77 36.0 0.0009 （1）MgCl2中氯元素的化合价为 价；电解池中MgCl2发生如下反应：MgCl2（熔融） ( 通电 )Mg＋Cl2↑，该反应的基本类型为 反应。 （2）过程I“分离”得到Mg（OH）2的操作是 。 （3）过程I中X的化学式是 。 （4）过程II的目的是浓缩含锂溶液，其中得到氯化钠晶体的方法是 结晶。 （5）过程III中发生复分解反应的化学方程式为________。 4．锂辉矿（Li2CO3）是制备新能源汽车电池的重要原料。如图是一种模拟提纯碳酸锂的工艺，根据要求回答问题。 【查阅资料】I．锂辉矿主要成分为Li2CO3，含泥沙等杂质。 II．Li2CO3（化学性质与Na2CO3类似）为无色晶体，微溶于水，在冷水中的溶解度比热水中大。 （1）X是一种酸，其溶质化学式为 ，常用 （填试剂名称）检验气体Y。 （2）②中发生中和反应的化学方程式为 。 （3）有以下三种温度的饱和Na2CO3溶液，③中你选择的是 （填序号）。 A．0℃ B．25℃ C．80℃ （4）将滤液2蒸发，当有 时（填现象），停止加热，可得到其他化工产品。 5．碳酸锂（Li2CO3）是制造新能源汽车电池的重要原料，工业上以锂辉石为原料制取碳酸锂的一种工艺流程如图所示，回答下列问题。【查阅资料】①锂辉石的主要成分是Li2O、Fe2O3和泥沙； ②Li2CO3是无色晶体，微溶于水，在冷水中的溶解度比在热水中大，其化学性质与Na2CO3 相似； （1）操作Ⅰ的名称是 ，X应该是一种 （物质类别）。 （2）滤渣2的成分是 （填化学式）。 （3）步骤③中发生反应的化学方程式为 ，滤液3中含有的阴离子是 （填离子符号）。 （4）滤渣3用热水洗涤而不用冷水洗涤的目的是 。 6．碳酸锂（Li2CO3）是制备锂电池的重要原料。工业上以锂辉石精矿（主要成分为Li2O）为原料制取碳酸锂的主要工艺流程及碳酸锂的溶解度表如下： 温度/℃ 0 20 40 60 80 碳酸锂的溶解度/g 1.55 1.33 1.18 1.00 0.82 请回答下列问题： （1）酸浸槽、反应器中均进行了搅拌操作，其目的是 。 （2）酸浸槽中，发生反应的化学方程式为 。 （3）结合碳酸锂的溶解度表，洗涤槽中应用 （填“热水”或“冷水”）洗涤；洗涤的目的是 。 参考答案 1．C； 2．（1）＋1；（2）Li2CO3＋2HCl ＝2LiCl＋H2O＋CO2↑；（3）化学；（4）减少空气污染（合理即可）。 3．（1）－1；分解；（2）过滤；（3）NaOH；（4）蒸发；（5）2LiCl＋Na2CO3＝Li2CO3↓＋2NaCl。 4．（1）H2SO4；澄清石灰水；（2）2NaOH＋H2SO4＝Na2SO4＋2H2O；（3）C；（4）较多固体出现。 5．（1）过滤；酸；（2）Fe（OH）3；（3）Li2SO4＋Na2CO3＝Li2CO3↓＋Na2SO4；（4）减少碳酸锂的损耗，提高产率。 6．（1）增大反应物之间的接触面积，使反应物充分反应；（2）Li2O＋H2SO4＝Li2SO4＋H2O；（3）热水；除去碳酸锂沉淀表面的残液。 学科网（北京）股份有限公司 $