Question

6．鈧及其化合物具有許多優(yōu)良的性能，在宇航、電子、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用．從鈦白工業(yè)廢酸（含鈧、鈦、鐵、錳等離子）中提取氧化鈧（Sc₂O₃）的一種流程如圖：

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．混合的實驗操作是將濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)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）先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3，過濾，濾渣主要成分是Fe（OH）₃ ；再向濾液中加入氨水調(diào)節(jié)pH=6，濾液中 Sc³⁺的濃度為9.0×10^-7mol•L^-l．[25℃時，K_sp[Mn（OH）₂]=1.9×10^-13、K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，K_sp[Sc（OH）₃]=9.0×10^-31]
（3）用草酸“沉鈧”．25℃時pH=2的草酸溶液中$\frac{c（{C}_{2}{O}_{4}^{2-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$=2.7×10^-2．寫出“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式2Sc³⁺+3H₂C₂O₄=Sc₂（C₂O₄）₃↓+6H⁺．[25℃時，草酸電離平衡常數(shù)為K₁=5.0×10^-2，K₂=5.4×10^-5]
（4）草酸鈧“灼燒”氧化的化學(xué)方程式為2Sc₂（C₂O₄）₃+3O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Sc₂O₃+12CO₂．
（5）廢酸中含鈧量為15mg•L^-1，VL廢酸最多可提取Sc₂O₃的質(zhì)量為0.023V g．

Answer 1

分析 廢液萃取，油相加入氫氧化鈉反萃取，過濾得到濾渣加入鹽酸溶解，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH，過濾得到濾渣加入鹽酸酸溶，加入草酸沉淀鈧生成草酸鈧，灼燒得到氧化鈧，
（1）濃硫酸密度大于水的密度，應(yīng)把密度大的加入密度小的；
（2）先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3，沉淀鐵離子，結(jié)合溶度積常數(shù)計算；
（3）25℃時pH=2的草酸溶液中$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$×$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（H{C}_{2}{O}_{{4}^{-}}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=Ka₁×Ka₂×$\frac{1}{{c}^{2}（{H}^{+}）}$；“沉鈧”得到草酸鈧沉淀和酸；
（4）草酸鈧“灼燒”氧化是草酸鈧和氧氣反應(yīng)生成氧化鈧和二氧化碳；
（5）元素守恒計算分析．

解答 解：（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：將濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)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?zé)�杯�?nèi)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）先加入氨水調(diào)節(jié)pH=3，過濾，濾渣主要成分是：Fe（OH）₃，再向濾液中加入氨水調(diào)節(jié)pH=6，c（H⁺）=10-6mol/L，c（OH-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$mol/L=10^-8mol/L，濾液中 Sc³⁺的濃度=$\frac{Ksp（Sc（OH）_{3}）}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{9.0×1{0}^{-31}}{（1{0}^{-8}）^{3}}$=9.0×10^-7mol•L^-l，
故答案為：Fe（OH）₃； 9.0×10^-7mol•L^-l；
（3）25℃時pH=2的草酸溶液中$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$×$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（H{C}_{2}{O}_{{4}^{-}}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=Ka₁×Ka₂×$\frac{1}{{c}^{2}（{H}^{+}）}$=$\frac{5.4×1{0}^{-5}×5.0×1{0}^{-2}}{（1{0}^{-2}）^{2}}$=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”氧化是草酸鈧和氧氣反應(yīng)生成氧化鈧和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Sc₂（C₂O₄）₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Sc₂O₃+12CO₂，
故答案為：2Sc₂（C₂O₄）₃+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Sc₂O₃+12CO₂；
（5）廢酸中含鈧量為15mg•L^-1，鈧元素質(zhì)量=15mg•L^-1×VL=15Vmg=0.015Vg，物質(zhì)的量$\frac{0.015Vg}{50g/mol}$=0.0003Vmol，
VL廢酸最多可提取Sc₂O₃的質(zhì)量=0.0003Vmol×$\frac{1}{2}$×148g/mol=0.022V g，
故答案為：0.022V g．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純的過程分析判斷、主要是離子性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物判斷、溶度積常數(shù)的計算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．