1、
“稀土之父”徐光宪对稀土萃取分离做出了巨大贡献。稀土是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备的原料。钪(Sc)是稀土金属之一,如图是制备Sc的工艺流程。
已知:xNH4Cl•yScF3•zH2O是ScF3与氯化物形成的复盐沉淀,在强酸中部分溶解。“脱水除铵”是复盐沉淀的热分解过程。
据此回答:
(1)在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物的化学方程式为________。
(2)图1是含Sc元素的离子与F-浓度和pH的关系。用氨调节溶液pH,调节3.5<pH<4.2原因是________。
(3)图2是“脱水除铵”过程中固体质量与温度的关系,其中在380℃到400℃会有白烟冒出,保温至无烟气产生,即得到ScF3,由图像中数据计算复盐中x:z=________;工艺流程中可回收利用的物质是________。
(4)传统制备ScF3的方法是先得到ScF3•6H2O沉淀,再高温脱水得ScF3,但通常含有ScOF杂质,原因是________(用化学方程式表示)。流程中将复盐沉淀后“脱水除铵”制得纯度很高的SeF3,其原因是________。
2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解,pH>4.2会生成钪的氢氧化物杂质 1:2 NH3和HCl ScF3+H2O=ScOF+2HF 脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解
在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物CO2和Sc2O3,在浓盐酸、氟化铵等条件下生成复盐xNH4Cl•yScF3•zH2O,脱水,脱铵,得ScF3,最后用钙还原生成钪(Sc)单质。
(1)在空气中焙烧Sc2(C2O4)3只生成一种碳氧化物CO2和Sc2O3,化学方程式为2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。故答案为:2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2;
(2)根据图1,含Sc元素的离子与F-浓度和pH的关系,用氨调节溶液pH,调节3.5<pH<4.2原因是pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解,pH>4.2会生成钪的氢氧化物杂质。故答案为:pH<3.5沉淀会在强酸中部分溶解,pH>4.2会生成钪的氢氧化物杂质;
(3)“脱水除铵”过程中,在380℃到400℃会有白烟冒出,白烟是氯化铵小颗粒,保温至无烟气产生,即得到ScF3,故在200℃到300℃为失水过程,则xNH4Cl•yScF3•zH2O中x:y= =0.06:0.12=1:2,由图像中数据计算复盐中x:z=1:2;工艺流程中可回收利用的物质是NH3和HCl。故答案为:1:2;NH3和HCl;
(4)ScF3•6H2O沉淀,高温脱水得ScF3,通常含有ScOF杂质,原因是ScF3部分水解,ScF3+H2O=ScOF+2HF。流程中将复盐沉淀后“脱水除铵”制得纯度很高的SeF3,其原因是脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解。故答案为:ScF3+H2O=ScOF+2HF;脱铵时NH4Cl分解,生成HCl,抑制Sc3+水解。
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