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：

（1）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_____________。[25℃時，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 =______________。寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式___________________________________。

[25℃時，草酸電離平衡常數為K1=5.0×10-2，K2=5.4×10-5]

（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-1， VL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 2.7×10-2 2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+ 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 0.023V g

【解析】(1)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。混合過程相當于將濃硫酸稀釋，因此混合的實驗操作為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，故答案為：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)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]可知，溶液的中錳離子完全沉淀時，溶液中的c(OH-)===×10-4=1.37×10-4，溶液的pH約為10，同理鐵離子完全沉淀時，溶液中的c(OH-)==×10-11，溶液的pH約為3，鈧離子完全沉淀時，溶液中的c(OH-)==×10-9，溶液的pH約為5，因此先加入氨水調節PH=3，過濾，濾渣中主要含有Fe(OH)3；再向濾液加入氨水調節pH=6，c(OH-)=10-8=，解得：c(Sc3+)= 9.0×10-7mol/L，故答案為：Fe(OH)3；9.0×10-7mol/L；

(3)根據草酸的電離方程式可知，K1=，K2=，因此K1K2=，則= ==2.7×10-2，“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式為2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+，故答案為：2.7×10-2；2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+；

(4)草酸鈧“灼燒”氧化生成Sc2O3和CO2，反應的化學方程式為2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2，故答案為：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；

(5)VL廢酸中含有鈧的質量為15Vmg，根據原子守恒，可提取Sc2O3的質量為15Vmg×=0.023V g，故答案為：0.023V g。