Question

钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸（含钪、钛、铁、锰等离子）中提取氧化钪（Sc₂O₃）的一种流程如下：

回答下列问题：

（l）洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是________________________________。

（2）25℃时,先加入氨水调节pH =3，过滤，滤渣主要成分是_______；再向滤液加入氨水调节pH=6，滤液中Sc³⁺的浓度为________。Ksp[ Mn(OH)₂]=1.9×10^-13、Ksp[Fe(OH)₃]=2.6×10^-39，Ksp[Sc(OH)₃]=9.0×10^-31]

（3）用草酸“沉钪”。25℃时pH=2的草酸溶液中=_______（保留两位有效数字）。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式_________。（已知K_al(H₂C₂O₄)=5．9×10^-2，K_a2(H₂C₂O₄)=6．4×10^-5）

（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_____________。

（5）废酸中含钪量为15mg/L，V L废酸最多可提取Sc₂O₃的质量为____________。

Answer

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中，并不断搅拌 Fe（OH）3 9.0×10-7mol·L-l 3.8×10-2 2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+ 6H+ 2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2 0.023V g

【解析】（l）不同的液体在混合时，一般是先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的。因此，混合的实验操作是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中，并不断搅拌。

（2）废酸中含钪、钛、铁、锰等离子，洗涤“油相”已除去大量的钛离子。根据Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39，Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10-31，可以求出余下3种离子沉淀完全（离子浓度小于10-5mol/L）的pH，发现锰离子沉淀完全时pH约为10，钪离子沉淀完全的pH约为5，而铁离子沉淀完全的pH约为4，所以先加入氨水调节pH =3，过滤，滤渣主要成分是Fe（OH）3 ；再向滤液加入氨水调节pH=6，此时溶液中c(OH-)=10-8mol/L，滤液中Sc3+的浓度为 =9.0×10-7mol·L-l 。

（3）25℃时pH=2的草酸溶液中,= = Ka2(H2C2O4) Kal(H2C2O4) =6.4×10-5 5.9×10-2 =3．8×10-2（保留两位有效数字）。 “沉钪”得到草酸钪的离子方程式2Sc3++ 3H2C2O4=Sc2（C2O4）3↓+ 6H+。

（4）草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为2Sc2（C2O4）3+3O22Sc2O3+12CO2。

（5）废酸中含钪量为15mg/L，则V L废酸中含钪的质量为15/LVL=0.015V g，所以最多可提取Sc2O3的质量为0.023V g。