Question

【題目】氧化鈧(Sc2O3)是一種稀土氧化物，可用于制作激光、半導體材料。以鈧錳礦石(主要含MnO2、SiO2及少量Sc2O3、Al2O3、CaO、FeO)為原料制備Sc2O3的工藝流程如圖，其中TBP和P507均為有機萃取劑。

回答下列問題：

(1)Sc2O3中Sc的化合價為___。

(2)“溶解”時鐵屑被MnO2氧化為Fe3+，該反應的離子方程式是___。

(3)“濾渣”的主要成分是___。

(4)“萃取除鐵”時鐵和鈧的萃取率與O/A比(有機相與水相的體積比)的關系如圖所示。該工藝中最佳O/A比為___。

(5)有機萃取劑P507萃取Sc3+的反應原理為陽離子交換：ScCl3+3HR=ScR3+3HCl(HR代表P507)。在“富鈧有機相”中反應生成Sc(OH)3的化學方程式是___。

(6)“萃余液2”中的金屬陽離子除Al3+、Ca2+外，還有___。

(7)Sc2(C2O4)3在空氣中“煅燒”生成Sc2O3的化學方程式是___。

(8)某廠用1000kg的鈧錳礦制備Sc2O3，最終得到Sc2O3306g，該礦中含鈧的質(zhì)量分數(shù)為___。

Answer 1

【答案】+3 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O SiO2 2 ScR3+3NaOH=3NaR+Sc(OH)3↓ Mn2+ 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 0.02%

【解析】

鈧錳礦石(主要含MnO2、SiO2及少量Sc2O3、Al2O3、CaO、FeO)，加入稀硫酸后，溶液中含有Al3+，Fe2+，Ca2+，Sc3+，再加入Fe，可以將二氧化錳還原為Mn2+，鐵被氧化成Fe3+，濾渣中含有SiO2，TBP和HCl加入除去Fe3+，得到有機相和萃余液1，萃余液1加入有機萃取劑P507萃取Sc3+，萃余液2中剩余Al3+、Ca2+、Mn2+，富鈧有機相加入氫氧化鈉后得到反萃固體Sc(OH)3，加入HCl得到ScCl3，加入H2C2O4后得到Sc2(C2O4)3，在空氣中煅燒后Sc2O3，據(jù)此分析。

(1)Sc2O3中O的化合價為-2價，根據(jù)元素的化合價之和等于0，則Sc的化合價為+3價；

(2)“溶解”時鐵屑被MnO2氧化為Fe3+，MnO2還原Mn2+，溶液為酸性，有氫離子參與反應，根據(jù)元素守恒補齊生成物水，反應的離子方程式：3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3++6H2O；

(3)鈧錳礦石中不與硫酸和廢鐵屑反應的物質(zhì)為二氧化硅，“濾渣”的主要成分是SiO2；

(4)從圖中可以看出，萃取除鐵時需要將鐵的萃取率最高，鈧的萃取率最低，此時該工藝中最佳O/A比為2；

(5)在“富鈧有機相”中反應生成Sc(OH)3，ScR3與氫氧化鈉反應生成Sc(OH)3，化學方程式是ScR3+3NaOH=3NaR+Sc(OH)3↓；

(6)除去鐵離子后，“萃余液1”中含有Sc3+，“萃余液2”中的金屬陽離子除Al3+、Ca2+外，還有Mn2+；

(7)Sc2(C2O4)3在空氣中“煅燒”生成Sc2O3和二氧化碳的化學方程式是2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2；

(8)某廠用1000kg的鈧錳礦制備Sc2O3，最終得到Sc2O3306g，鈧元素的質(zhì)量等于三氧化二鈧的質(zhì)量×鈧元素的質(zhì)量分數(shù)，

該礦中含鈧的質(zhì)量分數(shù)為。