Question

【題目】鈧(Sc)及其化合物在電子、宇航、超導(dǎo)等方面有著廣泛的應(yīng)用。某工廠的鈦白水解工業(yè)廢酸中，Sc3+濃度為18mg/L，還含有大量的TiO2+、Fe3+、H+、SO42-等。下圖為從該工業(yè)廢酸中提取Sc2O3的一種流程。

回答下列問(wèn)題:

（1）在鈦白水解工業(yè)廢酸中，加入雙氧水是為了使TiO2+轉(zhuǎn)化為難萃取的[Ti(O2)(OH(H2O)4]+。[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中Ti的化合價(jià)為+4,其中非極性鍵的數(shù)目為_______。

（2）鈧的萃取率(E%)與O/A值[萃取劑體積(O)和廢酸液體積(A)之比]的關(guān)系如左下圖，應(yīng)選擇的最佳O/A值為_______；溫度對(duì)鈧、鈦的萃取率影響情況見(jiàn)右下表，合適的萃取溫度為10-15℃，其理由是_____________________。

（3）洗滌“油相“可除去大量的鈦離子。洗染水是用濃硫酸、雙氧水和水按一定比例混合而成�；旌线^(guò)程的實(shí)驗(yàn)操作為________________。

（4）25℃時(shí)，用氨水調(diào)節(jié)濾液的pH，當(dāng)pH=3.5時(shí)，濾渣II的主要成分是_______；當(dāng)pH=6時(shí)，濾液中Sc3+的濃度為________。(Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)

（5）寫(xiě)出用草酸(H2C2O4)“沉鈧”得到Sc2(C2O4)3的離子方程式_____________。

（6）若從1m3該工廠的鈦白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，則鈧的提取率為______(保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】 1 1:4(或1:5或1:4~1:5) 低于10℃時(shí)，鈧的萃取率不夠高；高于15℃時(shí)，鈦的萃取率增大較多 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，并不斷攪拌 Fe(OH)3 9.0×10-7mol/L 2Sc3++3H2C2O4=Sc(C2O4)3↓+6H+ 0.884(或88.4%)

【解析】（1） [Ti(O2)(OH(H2O)4]+中Ti的化合價(jià)為+4，OH-、H2O均只含極性鍵，O22-含有1個(gè)非極性鍵，故[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中非極性鍵的數(shù)目為1；（2）鈧的萃取率(E%)與O/A值[萃取劑體積(O)和廢酸液體積(A)之比]的關(guān)系如左下圖，應(yīng)選擇的最佳O/A值為1:4(或1:5或1:4~1:5)；溫度對(duì)鈧、鈦的萃取率影響情況見(jiàn)右下表，合適的萃取溫度為10-15℃，其理由是低于10℃時(shí)，鈧的萃取率不夠高；高于15℃時(shí)，鈦的萃取率增大較多；（3）洗滌“油相“可除去大量的鈦離子。洗染水是用濃硫酸、雙氧水和水按一定比例混合而成�；旌线^(guò)程的實(shí)驗(yàn)操作為將濃硫酸沿?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，并不斷攪拌；（4）當(dāng)pH=3.5時(shí)，由于Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Sc(OH)3]，Fe(OH)3先轉(zhuǎn)化為沉淀，故濾渣II的主要成分是Fe(OH)3；當(dāng)pH=6時(shí)，c(OH-)=10-8mol/L，Ksp[Sc(OH)3]= c(Sc3+)c3(OH-)= c(Sc3+)× (10-8mol/L)3=9.0×10-31，濾液中Sc3+的濃度為9.0×10-7mol/L；（5）用草酸(H2C2O4)“沉鈧”得到Sc2(C2O4)3，反應(yīng)的離子方程式2Sc3++3H2C2O4=Sc(C2O4)3↓+6H+；（6）Sc3+濃度為18mg/L，若從1m3該工廠的鈦白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，則鈧的提取率為。