Question

（14分）稀土是一种不可再生的战略性资源，被广泛应用于电子信息、国防军工等多个领域。一种从废弃阴极射线管(CRT)荧光粉中提取稀土元素钇(Y)的工艺流程如下：

已知：①废弃CRT荧光粉的化学组成（某些不参与反应的杂质未列出）如下表所示；

②不同离子沉淀的pH如图一所示。

（1）步骤I中进行原料预处理的目的为________________。

（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生，该反应的化学方程式为________________。

（3）步骤Ⅲ中发生的主要反应的离子方程式为________________。

（4）步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有____________，其不能通过直接加碱的方法除去，原因为________。

（5）步骤V中Y^3＋沉淀完全时，需保证滴加草酸后的溶液中c（C₂O₄^2－）不低于________mol/L。

(已知：当离子浓度小于10mol/L时，沉淀就达完全；K_sp[Y₂(C₂O₄)₃]= 8.0×10^-28)

（6）步骤Ⅵ中草酸钇隔绝空气加热可以得到Y₂O₃，该反应的化学方程式为____________。

Answer

（14分）

（1）除去ZnO和Al2O3；富集稀土元素；降低后续耗酸量；降低后续除杂困难；增大后续稀土与酸接触面积，提高反应速率等。（任答一点，合理答案即可） （2分）

（2）PbO2＋4HClPbCl2＋Cl2↑＋2H2O （2分）

（3）Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+（2分）

（4）Zn2＋、Pb2＋（2分，各1分，只要有错不得分）

Zn2＋、Pb2＋与Y3＋沉淀的pH相近，三者因同时沉淀而无法分离（2分）

（5）2.0×10－6（2分）

（6）Y2(C2O4)3Y2O3＋3CO↑＋3CO2↑（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据预处理前后物质的含量可知，处理后Y2O3的含量明显增大，而ZnO、Al2O3的含量减少，所以预处理的目的是除去ZnO和Al2O3；富集稀土元素；同时还可降低后续耗酸量；降低后续除杂困难；增大后续稀土与酸接触面积，提高反应速率等；

（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生，黄绿色气体为氯气，因为浓盐酸中氯离子的还原性增强，会与PbO2发生氧化还原反应，生成氯气，化学方程式是PbO2＋4HClPbCl2＋Cl2↑＋2H2O；

（3）步骤II中盐酸与ZnO、Al2O3、MgO反应生成相应的金属离子，根据金属离子沉淀时的pH，可知铝离子先沉淀，则氨水与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，所以步骤III中主要的离子方程式是Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+；

（4）铝离子除去后，因为镁离子沉淀的pH较大，根据流程图可知，得到的滤液中只有Mg、Y元素，所以步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有Zn2＋、Pb2＋；不能通过直接加碱的方法除去的原因是Zn2＋、Pb2＋与Y3＋沉淀的pH相近，会同时沉淀，无法分离；

（5）因为Ksp[Y2(C2O4)3]= 8.0×10-28= c（C2O42－）3× c（Y3+）2，所以Y3＋沉淀完全时c（C2O42－）3= Ksp[Y2(C2O4)3]/ (10-5mol/L)2=8.0×10-18，则c（C2O42－）=2.0×10－6mol/L；

（6）草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3，草酸钇中C元素的化合价是+3价，根据氧化还原反应规律，则产物中有二氧化碳、CO生成，所以化学方程式是Y2(C2O4)3Y2O3＋3CO↑＋3CO2↑。

考点：考查对工业流程的分析，沉淀溶度积的应用，化学方程式的书写