Question

【題目】鈧(Sc)是一種典型的稀散元素，具有重要的工業(yè)利用價(jià)值，從鈦尾礦( mSc2O3·nTiO2·xFeO·ySiO2)中提取Sc2O3的流程如下：

(1)“焙燒”時(shí)，為提高焙燒效率，下列措施中無(wú)效的是___________(填標(biāo)號(hào))

a.不斷攪拌 b.進(jìn)一步粉碎固體顆粒 c.增大壓強(qiáng) d.適當(dāng)升高溫度

(2)“酸浸”時(shí)，需在80℃條件下進(jìn)行，則適宜的加熱方式為______________________。

(3)“萃取”時(shí)，使用伯胺N1923的煤油溶液作為萃取液，萃取率α受振蕩時(shí)間和萃取劑濃度的影響，椴據(jù)下表1和表2數(shù)據(jù)，萃取時(shí)適宜的振蕩時(shí)間和萃取劑濃度分別為___________min、___________%。

(4)“酸洗”后濾液中存在的金屬陽(yáng)離子有Na+、Sc3+、Ti4+、Fe2+，且濃度均小于0.100mol·L－1，“反萃取”時(shí)，加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=__________時(shí)，可使Sc3+沉淀完全(當(dāng)離子濃度減小至10－5 mol·L－1時(shí)，可認(rèn)為沉淀完全)，從濾渣Ⅲ中可以回收的金屬元素名稱為__________。(已知；lg2=0.3，1g5=0.7；室溫下，Ti4+完全沉淀的pH為1.05，Ksp[Fe(OH)2]=4.0×10－17，Ksp[Sc(OH)3]=1.25×10－33)

(5)草酸鈧[Sc2(C2O4)3]在空氣中“灼燒”的化學(xué)方程式為______________________。

(6)若從1噸該鈦尾礦中提取得到110.4gSc2O3，則該礦中含鈧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。

Answer 1

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

【解析】

鈦尾礦( mSc2O3·nTiO2·xFeO·ySiO2)加入碳酸鈉焙燒，可以通過(guò)增大接觸面積和升高溫度，提高焙燒效率，加入30%HCl，水浴加熱可以穩(wěn)定控溫在80℃，使其均勻受熱，過(guò)濾除掉硅酸沉淀，使用伯胺N1923的煤油溶液作為萃取液，萃取率受振蕩時(shí)間和萃取劑濃度的影響，根據(jù)表格可知萃取時(shí)適宜的振蕩時(shí)間和萃取劑濃度分別為10min、15%。主要將Sc3+萃取到油層，還含有少量Ti4+、Fe2+，再加入4mol/L的HCl酸洗，再加入NaOH調(diào)節(jié)pH=4.7左右，沉淀Sc3+，Ti4+，過(guò)濾得濾渣Ⅲ，濾渣中加入酸溶解，再加入草酸生成Sc2（C2O4）3沉淀，灼燒得到Sc2O3。

(1)因?yàn)槭枪腆w焙燒，所以只能通過(guò)增大反應(yīng)物接觸面積和升高溫度來(lái)提高焙燒效率，措施中無(wú)效的是增大壓強(qiáng)；

答案：c

(2)“酸浸”時(shí)，需在80℃條件下進(jìn)行，溫度低于100℃可以采用水浴加熱，使其受熱均勻，溫度易控；

答案：水浴加熱

(3)通過(guò)觀察表格可以發(fā)現(xiàn)10min時(shí)Sc3+的萃取率已經(jīng)達(dá)到98.7%，萃取率已經(jīng)相當(dāng)高了，在延長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)必要，萃取劑濃度分別為15%和20%萃取率幾乎相等，從節(jié)約藥品角度選擇15%；

答案：10 15

(4)根據(jù)Ksp[Sc(OH)3]=c（Sc3+）×c3（OH-）計(jì)算，c（OH-）==5×10-10，pH=-lgc（H+）=-lg=4.7,所以加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH=4.7時(shí)，可使Sc3+沉淀完全，Ti4+完全沉淀的pH為1.05，因此混有Ti（OH）4沉淀，根據(jù)Ksp(Fe(OH)2]=4.0×10－17計(jì)算Fe2+pH=6.3時(shí)才會(huì)沉淀，所以從濾渣Ⅲ中可以回收的金屬元素名稱為鈦；

答案：4.7 鈦

(5)草酸鈧[Sc2(C2O4)3]在空氣中“灼燒”的化學(xué)方程式為2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2；

答案：2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2；

(6)關(guān)系式法計(jì)算：設(shè)Sc質(zhì)量為xg

2Sc～Sc2O3

90g 138g

xg 110.4g

x=72g

該礦中含鈧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=0.0072%

答案:0.0072%