Question

【題目】鈧及其化合物具有許多優良的性能，在宇航、電子、超導等方面有著廣泛的應用。從鈦白工業廢酸（含鈧、鈦、鐵、錳等離子）中提取氧化鈧（Sc2O3）的一種流程如下：

回答下列問題：

（l）洗滌“油相”可除去大量的鈦離子。洗滌水是用93%的硫酸、27.5%的雙氧水和水按一定比例混合而成。混合的實驗操作是__________。

（2）先加入氨水調節pH =3，過濾，濾渣主要成分是_______；再向濾液加入氨水調節pH=6，濾液中Sc3+的濃度為________。[己知：Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31]

（3）用草酸“沉鈧”。25℃時pH=2的草酸溶液中=_______（保留兩位有效數字）。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式_________。

（已知Kal(H2C2O4)=5.9×10-2，Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5）

（4）草酸鈧“灼燒”氧化的化學方程式為_____________。

（5）廢酸中含鈧量為15mg/L，V L廢酸最多可提取Sc2O3的質量為____________。

Answer 1

【答案】 將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入 H2O2中，并不斷攪拌。 Fe（OH）3 9．0×10-7mol·L-l 3．8×10-2 2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+ 6H+ 2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2 0．023V g

【解析】（l）不同的液體在混合時，一般是先加密度較小、易揮發的，后加密度大、難揮發的，若混合時放熱，則最后加受熱易分解的。因此，混合的實驗操作是將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入 H2O2中，并不斷攪拌。

（2）廢酸中含鈧、鈦、鐵、錳等離子，洗滌“油相”已除去大量的鈦離子。根據Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31，可以求出余下3種離子沉淀完全（離子濃度小于10-5mol/L）的pH，發現錳離子沉淀完全時pH約為10，鈧離子沉淀完全的pH約為5，而鐵離子沉淀完全的pH約為4，所以先加入氨水調節pH =3，過濾，濾渣主要成分是Fe（OH）3 ；再向濾液加入氨水調節pH=6，此時溶液中c(OH-)=10-8mol/L，濾液中Sc3+的濃度為 =9.0×10-7mol·L-l 。

（3）25℃時pH=2的草酸溶液中,= = Ka2(H2C2O4) Kal(H2C2O4) =6.4×10-5 5.9×10-2 =3．8×10-2（保留兩位有效數字）。 “沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+ 6H+。

（4）草酸鈧“灼燒”氧化的化學方程式為2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2。

（5）廢酸中含鈧量為15mg/L，則V L廢酸中含鈧的質量為15 /LVL=0.015V g，所以最多可提取Sc2O3的質量為0.023V g。