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_____________。（已知：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Ka1(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15 mg·L－1，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】

(1)不同的液體在混合時，一般先加密度較小，易揮發的，后加密度大的、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，可以求出余下三種離子沉淀完全（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，鈧離子沉淀完全時pH約為5，而鐵離子沉淀完全時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；(3) 25 ℃時pH＝2的草酸溶液中＝=， “沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式為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15 mg·L－1，則V L廢酸中含鈧的質量為15，所以最多可提取Sc2O3的質量為。