Question

【题目】钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸（含钪、钛、铁、锰等离子）中提取氧化钪（Sc2O3)的一种流程如下:

回答下列问题：

（1）洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是____________________________。

（2）先加入氨水调节PH=3，过滤，滤渣主要成分是_____________；再向滤液加入氨水调节pH=6，滤液中 Sc3+ 的浓度为_____________。[25℃时，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“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中 =______________。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式___________________________________。

[25℃时，草酸电离平衡常数为K1=5.0×10-2，K2=5.4×10-5]

（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_____________________________________。

（5）废酸中含钪量为15mg·L-1， VL废酸最多可提取Sc2O3的质量为_____________。

Answer 1

【答案】 将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H2O2中，并不断搅拌。 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)洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合过程相当于将浓硫酸稀释，因此混合的实验操作为将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H2O2中，并不断搅拌，故答案为：将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入 H2O2中，并不断搅拌；

(2)根据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，溶液的中锰离子完全沉淀时，溶液中的c(OH-)===×10-4=1.37×10-4，溶液的pH约为10，同理铁离子完全沉淀时，溶液中的c(OH-)==×10-11，溶液的pH约为3，钪离子完全沉淀时，溶液中的c(OH-)==×10-9，溶液的pH约为5，因此先加入氨水调节PH=3，过滤，滤渣中主要含有Fe(OH)3；再向滤液加入氨水调节pH=6，c(OH-)=10-8=，解得：c(Sc3+)= 9.0×10-7mol/L，故答案为：Fe(OH)3；9.0×10-7mol/L；

(3)根据草酸的电离方程式可知，K1=，K2=，因此K1K2=，则= ==2.7×10-2，“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+，故答案为：2.7×10-2；2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2(C2O4)3↓+ 6H+；

(4)草酸钪“灼烧”氧化生成Sc2O3和CO2，反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2，故答案为：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；

(5)VL废酸中含有钪的质量为15Vmg，根据原子守恒，可提取Sc2O3的质量为15Vmg×=0.023V g，故答案为：0.023V g。