Question

【题目】氧化钪（Sc2O3）在合金、电光源、催化剂、激活剂和陶瓷等领域有广泛的应用，利用钪精矿为原料（主要成分为Sc2O3，还含有Fe2O3、MnO等杂质）生产氧化钪的一种工艺流程如下：

（1）“酸溶”步骤中，钪的浸出率结果如图所示。由图可知，为使钪的浸出率达90%左右，所采用的生产条件为___________________。

（2）加入氨水调节pH=3，过滤，滤渣主要成分是_____________；若再向滤液加入氨水调节pH=6，滤液中 Sc3+能否沉淀完全（离子浓度小于105 mol/L）？______________（列式计算并作判断）。（25℃时，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031）

（3）已知钪与铝类似，其氢氧化物具有两性。反萃取步骤中，加入NaOH使溶液呈碱性，碱性条件下双氧水可以氧化锰离子生成滤渣，写出该反应的离子方程式______________。

（4）“沉钪”前先加入稀盐酸调节溶液至酸性，然后用草酸“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中=_________________________。写出“沉钪”得到草酸钪（难溶于稀酸）的离子方程式___________________[25℃时，草酸电离平衡常数为Ka1=5.0×102，Ka2=5.4×105]。

（5）草酸钪“灼烧”的化学方程式为_______________________。

Answer 1

【答案】100℃、4.5 h Fe(OH)3 c(Sc3+)=Ksp[Sc(OH)3]/c3(OH)=9.0×107mol·L<1×105 mol/L，故已沉淀完全 Mn2++H2O2+2OHMnO2↓+2H2O 2.7×102 2Sc3++ 3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+ 6H+ 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2

【解析】

（1）由图可知，当钪的浸出率为90%时，所采用的生产条件为100℃、4.5 h。

（2）根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031，pH=3时，计算三种金属离子的浓度分别为：c(Mn2+)=1.9×109 mol/L，c(Fe3+)=2.6×106 mol/L，c(Sc3+)=9.0×102 mol/L，c(Fe3+)＜105 mol/L，Fe3+完全沉淀，因此加入氨水调节pH=3，过滤，滤渣的主要成分是Fe(OH)3。再向滤液中加入氨水调节pH=6，c(OH)=1×108 mol/L，c(Sc3+)=Ksp[Sc(OH)3]/c3(OH)=9.0×107 mol/L <1×105 mol/L，故已沉淀完全。

（3）碱性条件下，双氧水氧化锰离子生成滤渣，锰的化合价升高，应生成不难溶的MnO2，由此可写出离子方程式：Mn2++H2O2+2OHMnO2↓+2H2O。

（4）25℃时pH=2的草酸溶液中=×××=Ka1×Ka2×

=2.7×102，“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为：2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+。

（5）草酸钪“灼烧”氧化是草酸钪和氧气反应生成氧化钪和二氧化碳，反应的化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。