Question

【题目】钪(Sc)是一种典型的稀散元素，具有重要的工业利用价值，从钛尾矿( mSc2O3·nTiO2·xFeO·ySiO2)中提取Sc2O3的流程如下：

(1)“焙烧”时，为提高焙烧效率，下列措施中无效的是___________(填标号)

a.不断搅拌 b.进一步粉碎固体颗粒 c.增大压强 d.适当升高温度

(2)“酸浸”时，需在80℃条件下进行，则适宜的加热方式为______________________。

(3)“萃取”时，使用伯胺N1923的煤油溶液作为萃取液，萃取率α受振荡时间和萃取剂浓度的影响，椴据下表1和表2数据，萃取时适宜的振荡时间和萃取剂浓度分别为___________min、___________%。

(4)“酸洗”后滤液中存在的金属阳离子有Na+、Sc3+、Ti4+、Fe2+，且浓度均小于0.100mol·L－1，“反萃取”时，加氢氧化钠溶液调节溶液pH=__________时，可使Sc3+沉淀完全(当离子浓度减小至10－5 mol·L－1时，可认为沉淀完全)，从滤渣Ⅲ中可以回收的金属元素名称为__________。(已知；lg2=0.3，1g5=0.7；室温下，Ti4+完全沉淀的pH为1.05，Ksp[Fe(OH)2]=4.0×10－17，Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10－33)

(5)草酸钪[Sc2(C2O4)3]在空气中“灼烧”的化学方程式为______________________。

(6)若从1吨该钛尾矿中提取得到110.4gSc2O3，则该矿中含钪的质量分数为___________。

Answer 1

【答案】c 水浴加热 10 15 4.7 钛 2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2 0.0072%

【解析】

钛尾矿( mSc2O3·nTiO2·xFeO·ySiO2)加入碳酸钠焙烧，可以通过增大接触面积和升高温度，提高焙烧效率，加入30%HCl，水浴加热可以稳定控温在80℃，使其均匀受热，过滤除掉硅酸沉淀，使用伯胺N1923的煤油溶液作为萃取液，萃取率受振荡时间和萃取剂浓度的影响，根据表格可知萃取时适宜的振荡时间和萃取剂浓度分别为10min、15%。主要将Sc3+萃取到油层，还含有少量Ti4+、Fe2+，再加入4mol/L的HCl酸洗，再加入NaOH调节pH=4.7左右，沉淀Sc3+，Ti4+，过滤得滤渣Ⅲ，滤渣中加入酸溶解，再加入草酸生成Sc2（C2O4）3沉淀，灼烧得到Sc2O3。

(1)因为是固体焙烧，所以只能通过增大反应物接触面积和升高温度来提高焙烧效率，措施中无效的是增大压强；

答案：c

(2)“酸浸”时，需在80℃条件下进行，温度低于100℃可以采用水浴加热，使其受热均匀，温度易控；

答案：水浴加热

(3)通过观察表格可以发现10min时Sc3+的萃取率已经达到98.7%，萃取率已经相当高了，在延长时间没必要，萃取剂浓度分别为15%和20%萃取率几乎相等，从节约药品角度选择15%；

答案：10 15

(4)根据Ksp[Sc(OH)3]=c（Sc3+）×c3（OH-）计算，c（OH-）==5×10-10，pH=-lgc（H+）=-lg=4.7,所以加氢氧化钠溶液调节溶液pH=4.7时，可使Sc3+沉淀完全，Ti4+完全沉淀的pH为1.05，因此混有Ti（OH）4沉淀，根据Ksp(Fe(OH)2]=4.0×10－17计算Fe2+pH=6.3时才会沉淀，所以从滤渣Ⅲ中可以回收的金属元素名称为钛；

答案：4.7 钛

(5)草酸钪[Sc2(C2O4)3]在空气中“灼烧”的化学方程式为2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2；

答案：2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2；

(6)关系式法计算：设Sc质量为xg

2Sc～Sc2O3

90g 138g

xg 110.4g

x=72g

该矿中含钪的质量分数为：×100%=0.0072%

答案:0.0072%