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稀土是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪(SC)、钇(Y)和镧系元素共17种化学元素的合称,是隐形战机、超导、核工业等高精尖领域必备的原料,但是稀土的开采和加工对环境破坏比较大。从某种矿物(含铁、铝等元素)中提取稀土(用R表示)的工艺如图:

已知:①月桂酸(C11H23COOH)熔点为44℃,难溶于水;
②Ksp[(C11H23COO)2Mg]=1.8×10-8
③Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8,有关金属离子沉淀的相关pH见表。
离子 Mg2+ Fe3+ Al3+ R3+
开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 /
(1)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH,控制pH的范围为
4.7≤pH<6.2
4.7≤pH<6.2
,得到的滤渣主要成分为
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3

(2)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为0.2mol/L。为尽可能多地提取R3-,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于
3.0×10-4
3.0×10-4
mol⋅L-1(保留两位有效数字)。
(3)①“加热搅拌”控制在55℃左右,其原因是
低于55℃溶解不完全,温度太高,因盐酸具有挥发性,溶解率降低,不利于分离
低于55℃溶解不完全,温度太高,因盐酸具有挥发性,溶解率降低,不利于分离

(4)稀土中钪元素的单质具有较高熔点且密度和铝接近,可制备高熔点轻质合金,此种合金可用作
航空航天或耐高温材料
航空航天或耐高温材料
(任答出一种用途即可)。
(5)某甲醇/O2燃料电池,电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体,它在熔融状态下能传导O2-,写出该电池负极的电极反应式
CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O
CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O

【答案】4.7≤pH<6.2;Fe(OH)3、Al(OH)3;3.0×10-4;低于55℃溶解不完全,温度太高,因盐酸具有挥发性,溶解率降低,不利于分离;航空航天或耐高温材料;CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:35引用:1难度:0.6
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    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (4)煅烧A的反应方程式是
     

    (5)ag烧渣经过上述工艺可得红氧化铁bg。药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示)。

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:30引用:1难度:0.5
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    (1)焙烧时产生的主要有害气体是
     

    (2)若在空气中“酸浸”时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是:
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.1
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