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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)的工艺流程如图1:已知:①废弃CRT荧光粉的
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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)的工艺流程如图1:
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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2所示.
(1)步骤I中进行原料预处理的目的为___.(答两点)
(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Y3+沉淀完全时,需保证滴加草酸后的溶液中c(C2O42-)不低于___mol/L.
(已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全;Ksp[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___.
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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;
阶段/含量%/成分 | Y2O3 | ZnO | Al2O3 | PbO2 | MgO |
预处理前 | 24.28 | 41.82 | 7.81 | 1.67 | 0.19 |
预处理后 | 68.51 | 5.42 | 4.33 | 5.43 | 0.50 |
(1)步骤I中进行原料预处理的目的为___.(答两点)
(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Y3+沉淀完全时,需保证滴加草酸后的溶液中c(C2O42-)不低于___mol/L.
(已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全;Ksp[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___.
▼优质解答
答案和解析
废弃CRT荧光粉的化学组成为Y2O3、ZnO、Al2O3、PbO2、MgO等,加盐酸,过滤,滤渣主要含有Y2O3,还有少量的PbO2、ZnO、Al2O3、MgO,再加5mol/L的盐酸,PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,Y2O3转化为Y3+,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Al3+、Zn2+、Mg2+,再加氨水,Al3+形成Al(OH)3沉淀,过滤,滤液中含有Pb2+和Y3+、Zn2+、Mg2+,加DDTC除去溶液中的Pb2+和Zn2+,过滤,滤液中加草酸,生成Y2(C2O4)3沉淀,过滤,滤渣为Y2(C2O4)3固体,高温灼烧Y2(C2O4)3生成Y2O3;
(1)由表格数据可知:进行原料预处理可以除去部分ZnO和Al2O3,富集稀土元素;在后续操作中能降低耗酸量等,
故答案为:除去ZnO和Al2O3;富集稀土元素;降低后续耗酸量等;
(2)PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,则反应的方程式为:PbO2+4HCl
PbCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:PbO2+4HCl
PbCl2+Cl2↑+2H2O;
(3)由流程分析可知,步骤Ⅲ是用氨水除去溶液中的Al3+,其反应的离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)根据流程分析可知,步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有;由图2可知Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离,所以不能通过直接加碱的方法除去Zn2+、Pb2+;
故答案为:Zn2+、Pb2+;Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离;
(5)已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全,Ksp[Y2(C2O4)3]=c2(Y3+)×c3(C2O42-)=(10-5)2×c3(C2O42-)=8.0×10-28,则c(C2O42-)=
=2.0×10-6mol/L,故答案为:2.0×10-6;
(6)草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3和CO、CO2,其反应的方程式为Y2(C2O4)3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑,
故答案为:Y2(C2O4)3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑.
(1)由表格数据可知:进行原料预处理可以除去部分ZnO和Al2O3,富集稀土元素;在后续操作中能降低耗酸量等,
故答案为:除去ZnO和Al2O3;富集稀土元素;降低后续耗酸量等;
(2)PbO2与HCl发生氧化还原反应,生成氯气和PbCl2,则反应的方程式为:PbO2+4HCl
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故答案为:PbO2+4HCl
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(3)由流程分析可知,步骤Ⅲ是用氨水除去溶液中的Al3+,其反应的离子方程式为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
故答案为:Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(4)根据流程分析可知,步骤Ⅳ中除杂试剂DDTC除去的杂质离子有;由图2可知Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离,所以不能通过直接加碱的方法除去Zn2+、Pb2+;
故答案为:Zn2+、Pb2+;Zn2+、Pb2+与Y3+沉淀的pH相近,三者因同时沉淀而无法分离;
(5)已知:当离子浓度小于10-5mol/L时,沉淀就达完全,Ksp[Y2(C2O4)3]=c2(Y3+)×c3(C2O42-)=(10-5)2×c3(C2O42-)=8.0×10-28,则c(C2O42-)=
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(6)草酸钇隔绝空气加热可以得到Y2O3和CO、CO2,其反应的方程式为Y2(C2O4)3
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故答案为:Y2(C2O4)3
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