Question

【題目】鈧(Sc)及其化合物在電子、宇航、超導等方面有著廣泛的應用。某工廠的鈦白水解工業(yè)廢酸中，Sc3+濃度為18mg/L，還含有大量的TiO2+、Fe3+、H+、SO42-等。下圖為從該工業(yè)廢酸中提取Sc2O3的一種流程。

回答下列問題:

（1）在鈦白水解工業(yè)廢酸中，加入雙氧水是為了使TiO2+轉化為難萃取的[Ti(O2)(OH(H2O)4]+。[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中Ti的化合價為+4,其中非極性鍵的數目為_______。

（2）鈧的萃取率(E%)與O/A值[萃取劑體積(O)和廢酸液體積(A)之比]的關系如左下圖，應選擇的最佳O/A值為_______；溫度對鈧、鈦的萃取率影響情況見右下表，合適的萃取溫度為10-15℃，其理由是_____________________。

（3）洗滌“油相“可除去大量的鈦離子。洗染水是用濃硫酸、雙氧水和水按一定比例混合而成。混合過程的實驗操作為________________。

（4）25℃時，用氨水調節(jié)濾液的pH，當pH=3.5時，濾渣II的主要成分是_______；當pH=6時，濾液中Sc3+的濃度為________。(Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31)

（5）寫出用草酸(H2C2O4)“沉鈧”得到Sc2(C2O4)3的離子方程式_____________。

（6）若從1m3該工廠的鈦白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，則鈧的提取率為______(保留三位有效數字)。

Answer 1

【答案】 1 1:4(或1:5或1:4~1:5) 低于10℃時，鈧的萃取率不夠高；高于15℃時，鈦的萃取率增大較多 將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2，并不斷攪拌 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的化合價為+4，OH-、H2O均只含極性鍵，O22-含有1個非極性鍵，故[Ti(O2)(OH(H2O)4]+中非極性鍵的數目為1；（2）鈧的萃取率(E%)與O/A值[萃取劑體積(O)和廢酸液體積(A)之比]的關系如左下圖，應選擇的最佳O/A值為1:4(或1:5或1:4~1:5)；溫度對鈧、鈦的萃取率影響情況見右下表，合適的萃取溫度為10-15℃，其理由是低于10℃時，鈧的萃取率不夠高；高于15℃時，鈦的萃取率增大較多；（3）洗滌“油相“可除去大量的鈦離子。洗染水是用濃硫酸、雙氧水和水按一定比例混合而成�；旌线^程的實驗操作為將濃硫酸沿燒杯內壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，冷卻后再慢慢注入H2O2，并不斷攪拌；（4）當pH=3.5時，由于Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Sc(OH)3]，Fe(OH)3先轉化為沉淀，故濾渣II的主要成分是Fe(OH)3；當pH=6時，c(OH-)=10-8mol/L，Ksp[Sc(OH)3]= c(Sc3+)c3(OH-)= c(Sc3+)× (10-8mol/L)3=9.0×10-31，濾液中Sc3+的濃度為9.0×10-7mol/L；（5）用草酸(H2C2O4)“沉鈧”得到Sc2(C2O4)3，反應的離子方程式2Sc3++3H2C2O4=Sc(C2O4)3↓+6H+；（6）Sc3+濃度為18mg/L，若從1m3該工廠的鈦白水解度酸中提取得到24.4gSc2O3，則鈧的提取率為。