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氢氧化锂是一种强碱，化学性质与元素周期表中的第2族氢氧化物更为相似，而与第1族氢氧化物有较大差别。其为白色四方系晶体，对皮肤有强烈的腐蚀性和刺激性，熔点450℃，相对密度1.46。分解温度924℃。微溶于乙醇，溶于水，但溶解度低于其他碱金属的氢氧化物。在空气中吸湿后或在水溶液中结晶时均得到单水氢氧化锂。与二氧化硫、氯化氢、氰化氢等酸性气体反应。也能与强酸或弱酸在水溶液中完全反应。在空气中吸收二氧化碳生成碳酸锂。

单水氢氧化锂用作润滑脂添加剂(增稠剂、防氧化剂、极压剂)，可提高耐热性、耐水性、稳定性和机械特性，可用于汽车、飞机、起重机等的轴承;用作锂电池的电解质原料。经过焙烧后的固体氢氧化锂可用作宇宙飞船、潜艇等乘务人员的二氧化碳吸收剂，美国早期的水星、双子星座和阿波罗计划和航天飞机均采用氢氧化锂吸收剂，性能可靠，在含有水汽的气体中可以很容易地吸收二氧化碳。其化学反应式为：2LiOH+CO2→Li2CO3+H2O，1g无水氢氧化锂可吸收450ml二氧化碳，一人一日只需750g就足以将呼出的二氧化碳全部吸收。此外，氢氧化锂还广泛用于制备其他锂的化合物和锂盐的原料，及锂皂、锂基润滑脂、醇酸树脂、光谱分析的展开剂、碱性蓄电池中添加剂、照相显影剂及催化剂等。它作为碱性蓄电池电解质的添加剂，可增加电容量12%～15%，提高使用寿命2～3倍。

以碳酸锂为原料，与氢氧化钙反应，可以制得单水氢氧化锂。在此反应中，由于两种原料的溶解度都比较小，所以必须充分搅拌。上述反应，只能得到含本品3.5%浓度的溶液，且碳酸锂的溶解度会由于氢氧化锂的生成而降低，并残存在碳酸钙的沉淀中而不溶解。所以，随着反应的进行，必须随时除去碳酸钙沉淀，并洗涤回收碳酸锂。除去碳酸钙沉淀后的母液，进一步减压浓缩，可析出一水合物，分离后，在130～140℃下干燥，可得一水合物。将一水合物在150～180℃ 下干燥，可制得无水氢氧化锂。