Question

【題目】氧化鈧（Sc2O3）在合金、電光源、催化劑、激活劑和陶瓷等領域有廣泛的應用，利用鈧精礦為原料（主要成分為Sc2O3，還含有Fe2O3、MnO等雜質）生產氧化鈧的一種工藝流程如下：

（1）“酸溶”步驟中，鈧的浸出率結果如圖所示。由圖可知，為使鈧的浸出率達90%左右，所采用的生產條件為___________________。

（2）加入氨水調節pH=3，過濾，濾渣主要成分是_____________；若再向濾液加入氨水調節pH=6，濾液中 Sc3+能否沉淀完全（離子濃度小于105 mol/L）？______________（列式計算并作判斷）。（25℃時，Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031）

（3）已知鈧與鋁類似，其氫氧化物具有兩性。反萃取步驟中，加入NaOH使溶液呈堿性，堿性條件下雙氧水可以氧化錳離子生成濾渣，寫出該反應的離子方程式______________。

（4）“沉鈧”前先加入稀鹽酸調節溶液至酸性，然后用草酸“沉鈧”。25℃時pH=2的草酸溶液中=_________________________。寫出“沉鈧”得到草酸鈧（難溶于稀酸）的離子方程式___________________[25℃時，草酸電離平衡常數為Ka1=5.0×102，Ka2=5.4×105]。

（5）草酸鈧“灼燒”的化學方程式為_______________________。

Answer 1

【答案】100℃、4.5 h Fe(OH)3 c(Sc3+)=Ksp[Sc(OH)3]/c3(OH)=9.0×107mol·L<1×105 mol/L，故已沉淀完全 Mn2++H2O2+2OHMnO2↓+2H2O 2.7×102 2Sc3++ 3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+ 6H+ 2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2

【解析】

（1）由圖可知，當鈧的浸出率為90%時，所采用的生產條件為100℃、4.5 h。

（2）根據Ksp[Mn(OH)2]=1.9×1013、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×1031，pH=3時，計算三種金屬離子的濃度分別為：c(Mn2+)=1.9×109 mol/L，c(Fe3+)=2.6×106 mol/L，c(Sc3+)=9.0×102 mol/L，c(Fe3+)＜105 mol/L，Fe3+完全沉淀，因此加入氨水調節pH=3，過濾，濾渣的主要成分是Fe(OH)3。再向濾液中加入氨水調節pH=6，c(OH)=1×108 mol/L，c(Sc3+)=Ksp[Sc(OH)3]/c3(OH)=9.0×107 mol/L <1×105 mol/L，故已沉淀完全。

（3）堿性條件下，雙氧水氧化錳離子生成濾渣，錳的化合價升高，應生成不難溶的MnO2，由此可寫出離子方程式：Mn2++H2O2+2OHMnO2↓+2H2O。

（4）25℃時pH=2的草酸溶液中=×××=Ka1×Ka2×

=2.7×102，“沉鈧”得到草酸鈧的離子方程式為：2Sc3++3H2C2O4Sc2(C2O4)3↓+6H+。

（5）草酸鈧“灼燒”氧化是草酸鈧和氧氣反應生成氧化鈧和二氧化碳，反應的化學方程式為2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。