Question

（11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10^－5 mol/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

（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。（1分）

（2）PbO2+4HClPbCl2+Cl2↑+2H2O（2分）

（3）Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+（2分）

（4）Zn2＋、Pb2＋（1分）Zn2＋、Pb2＋与Y3＋沉淀的pH相近，三者因同时沉淀而无法分离（1分）

（5）2.0×10－6（2分）

（6）Y2(C2O4)3Y2O3＋3CO↑＋3CO2↑（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据处理中各物质的含量可知，在步骤I中进行原料预处理的目的为溶解除去ZnO和Al2O3；（2）步骤Ⅱ中有黄绿色气体产生，是由于在氧化物中含有PbO2，该物质有氧化性，HCl有还原性，二者发生氧化还原反应产生Cl2，该反应的化学方程式为PbO2＋4HClPbCl2＋Cl2↑＋2H2O ；（3）步骤Ⅲ中发生的主要反应是Al3+和一水合氨反应产生Al(OH)3沉淀，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4+；（4）根据流程示意图可知步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有Zn2＋、Pb2＋；其不能通过直接加碱的方法除去，原因是Zn2＋、Pb2＋与Y3＋沉淀的pH相近，三者因同时沉淀而无法分离；（5）由于Ksp[Y2(C2O4)3]=8.0×10－28，步骤V中Y3＋沉淀完全时，c(Y3+)=10－5 mol/L时，需保证滴加草酸后的溶液中 mol/L， 所以c（C2O42－）不低于2.0×10-6mol/L。（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Y2(C2O4)3Y2O3＋3CO↑＋3CO2↑。

考点：考查物质制备的工业流程的知识。