19.稀土(RE)包括鑭、釔等元素,是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理,一種從該類礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如圖:
已知:月桂酸(C
11H
23COOH)熔點為44℃;月桂酸和(C
11H
23COO)
3RE均難溶于水。該工藝條件下,稀土離子保持+3價不變;(C
11H
23COO)
2Mg的K
sp=1.8×10
-8;Al(OH)
3開始溶解時的pH為8.8;有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見下表。
離子 |
Mg2+ |
Fe3+ |
Al3+ |
RE3+ |
開始沉淀時的pH |
8.8 |
1.5 |
3.6 |
6.2~7.4 |
沉淀完全時的pH |
/ |
3.2 |
4.7 |
/ |
(1)“氧化調(diào)pH”中,化合價有變化的金屬離子是
。
(2)“過濾1”前,用NaOH溶液調(diào)pH至
的范圍內(nèi),該過程中Al
3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
。
(3)“過濾2”后,濾餅中檢測不到Mg元素,濾液2中Mg
2+濃度為2.7g?L
-1。為盡可能多地提取RE
3+,可提高月桂酸鈉的加入量,但應(yīng)確?!斑^濾2”前的溶液中c(C
11H
23COO
-)低于
mol?L
-1(保留兩位有效數(shù)字)。
(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE
3+溶出、提高產(chǎn)率,其原因是
。
②“操作X”的過程為:先
,再固液分離。
(5)該工藝中,可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有
(寫化學(xué)式)。
(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類催化劑Pt
3Y。
①還原YCl
3和PtCl
4熔融鹽制備Pt
3Y時,生成1molPt
3Y轉(zhuǎn)移
mol電子。
②Pt
3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時,能在堿性溶液中高效催化O
2的還原,發(fā)生的電極反應(yīng)為
。