Question

【题目】钪(Sc)及其化合物在电子、宇航、超导等方面有着广泛的应用。某工厂的钛白水解工业废酸中，Sc3+浓度为18mg/L，还含有大量的TiO2+、Fe3+、H+、SO42-等。下图为从该工业废酸中提取Sc2O3的一种流程。

回答下列问题:

（1）在钛白水解工业废酸中，加入双氧水是为了使TiO2+转化为难萃取的[Ti(O2)(OH(H2O)4]+。[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中Ti的化合价为+4,其中非极性键的数目为_______。

（2）钪的萃取率(E%)与O/A值[萃取剂体积(O)和废酸液体积(A)之比]的关系如左下图，应选择的最佳O/A值为_______；温度对钪、钛的萃取率影响情况见右下表，合适的萃取温度为10-15℃，其理由是_____________________。

（3）洗涤“油相“可除去大量的钛离子。洗染水是用浓硫酸、双氧水和水按一定比例混合而成。混合过程的实验操作为________________。

（4）25℃时，用氨水调节滤液的pH，当pH=3.5时，滤渣II的主要成分是_______；当pH=6时，滤液中Sc3+的浓度为________。(Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)

（5）写出用草酸(H2C2O4)“沉钪”得到Sc2(C2O4)3的离子方程式_____________。

（6）若从1m3该工厂的钛白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，则钪的提取率为______(保留三位有效数字)。

Answer 1

【答案】 1 1:4(或1:5或1:4~1:5) 低于10℃时，钪的萃取率不够高；高于15℃时，钛的萃取率增大较多 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，并不断搅拌 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的化合价为+4，OH-、H2O均只含极性键，O22-含有1个非极性键，故[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中非极性键的数目为1；（2）钪的萃取率(E%)与O/A值[萃取剂体积(O)和废酸液体积(A)之比]的关系如左下图，应选择的最佳O/A值为1:4(或1:5或1:4~1:5)；温度对钪、钛的萃取率影响情况见右下表，合适的萃取温度为10-15℃，其理由是低于10℃时，钪的萃取率不够高；高于15℃时，钛的萃取率增大较多；（3）洗涤“油相“可除去大量的钛离子。洗染水是用浓硫酸、双氧水和水按一定比例混合而成。混合过程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，并不断搅拌；（4）当pH=3.5时，由于Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Sc(OH)3]，Fe(OH)3先转化为沉淀，故滤渣II的主要成分是Fe(OH)3；当pH=6时，c(OH-)=10-8mol/L，Ksp[Sc(OH)3]= c(Sc3+)c3(OH-)= c(Sc3+)× (10-8mol/L)3=9.0×10-31，滤液中Sc3+的浓度为9.0×10-7mol/L；（5）用草酸(H2C2O4)“沉钪”得到Sc2(C2O4)3，反应的离子方程式2Sc3++3H2C2O4=Sc(C2O4)3↓+6H+；（6）Sc3+浓度为18mg/L，若从1m3该工厂的钛白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，则钪的提取率为。