我國是世界稀土資源最豐富的國家,冶煉提純技術(shù)也位于世界前茅。從某種磷精礦分離稀土元素的工業(yè)流程如圖。
資料:磷精礦的主要成分為Ca5F(PO4)3,還含有少量REPO4、FeO、Fe2O3、SiO2等(RE代表稀土(元素)。
(1)Sc是一種重要的稀土元素,基態(tài)Sc原子的核外電子排布式是
[Ar]3d14s2
[Ar]3d14s2
。
(2)補全“酸浸”過程中Ca5F(PO4)3與HNO3反應的化學方程式:1
1
Ca5F(PO4)3+10
10
HNO3=5
5
Ca(NO3)2+3H3PO4
3H3PO4
+1
1
HF。
(3)“萃取”時可選擇不同的萃取劑。
①有機磷萃取劑(RO)3PO可通過反應3ROH+POCl3?(RO)3PO+3HCl制得,其中-R代表烴基。-R對(RO)3PO產(chǎn)率的影響如下表。
-R |
-CH2CH3 |
-CH2CH2CH3 |
-CH2CH2CH2CH3 |
(RO)3PO產(chǎn)率/% |
82 |
62 |
20 |
由表中數(shù)據(jù)分析隨-R中碳原子數(shù)增加,(RO)
3PO產(chǎn)率降低的原因
烴基為推電子基團,隨著碳原子數(shù)增加,烴基推電子能力增強,O-H鍵更難斷裂,(RO)3PO產(chǎn)率降低
烴基為推電子基團,隨著碳原子數(shù)增加,烴基推電子能力增強,O-H鍵更難斷裂,(RO)3PO產(chǎn)率降低
。
②萃取劑(C
4H
9O)
3PO的結(jié)構(gòu)如圖。其中,與RE
3+配位的能力:1號O原子
<
<
2號O原子(填“>”、“<”或“=”)。
(4)“反萃取”的目的是分離RE和Fe元素。向萃取液中通入NH
3,F(xiàn)e
2+、Fe
3+、RE
3+的沉淀率隨pH變化如圖。
①試劑X為
Na2SO3
Na2SO3
選填“Na
2SO
3”或“NaClO”),控制pH為
2
2
。
②萃取劑改用(C
4H
9O)
3PO會導致反萃取時RE產(chǎn)率降低,原因可能是
-C4H9有較強的推電子作用,導致稀土與萃取劑形成的配位鍵牢固,難以斷裂實現(xiàn)反萃取
-C4H9有較強的推電子作用,導致稀土與萃取劑形成的配位鍵牢固,難以斷裂實現(xiàn)反萃取
。