一种从钛白酸性废水 ( 主要含 、
,还含微量
) 中富集钪并制备钪的工艺流程如图。
已知: i. 钪元素主要化合价为 +3 价。
ii. 衰变:放出电子的衰变过程,
。
ii. 分配比 D 是指在溶剂萃取过程中,当萃取体系达到平衡后,被萃物在有机相的总浓度和在水相的总浓度之比。
iv. 为砖红色固体;
,
。
(1) 钪的一种核素可作示踪原子用于对恶性肿瘤放射治疗,该种核素的中子数为 25 ,该核素的符号为 _________ 。该核素可发生 衰变和
衰变,请书写出
衰变方程式 _________ 。
(2) 当 pH=5 时 易发生水解,此时用环烷酸 (HA) 萃取,原理为:
,平衡常数
。当分配比 D>10 时,钪的萃取回收率高,不需要二次萃取。已知平衡常数
,当第一次萃取后萃余液的 pH=5 ,
,请计算是否还需要二次萃取? _________( 请书写出计算过程 ) 。
(3) 流程中从 “ 萃取 ” 到 “ 反萃取 " 过程的目的是 _________ 。
(4) 请书写出 “ 氯化 ” 工艺的化学方程式 _________ 。
(5) 流程中不采用 “ 灼烧 ” 后,而采用 “ 氯化 ” 后电解的原因是 _________ 。
(6) 现取制得的 粗产品 ( 只含难溶
杂质 ) 溶于水,配成溶液,采用
为指示剂,用
标准溶液滴定,描述达到滴定终点时现象 _________ ,溶液中
沉淀完全 [ 此时
为
] ,则此时溶液中
的浓度为 _________
。
(1)
+e -
(2)D= =10 2.23 ,不需要二次萃取
(3) 除去钛离子和亚铁离子等杂质,富集钪元素
(4)
(5) 氯化钪的熔点低于氧化钪,降低能耗
(6) 当滴入最后半滴标准液白色沉淀变为砖红色沉淀,且半分钟不变色 5×10 -5
【详解】( 1 ) Sc 为 21 号元素,中子数为 25 ,故质量数为 46 ,核素符号位: ;
故答案位: ;
( 2 )根据题意, 衰变:放出电子的衰变过程,
,所以
衰变为
+e - ;
故答案为: +e - ;
( 3 )根据题意,当分配比 D>10 时,不需要二次萃取, D= =10 2.23 >10 ,不需要二次萃取;
故答案为: D= =10 2.23 ,不需要二次萃取;
( 4 )灼烧后,得到得是钪得氧化物,即 Sc 2 O 3 ,氯化后得到 ScCl 3 ,发生得反应就是 ;
故答案为: ;
( 5 )灼烧后得氯化物熔点高,氯化后得到得氯化物熔点低,所以电解熔点低得氯化物可以节约能源,降低成本;
故答案为:氯化钪的熔点低于氧化钪,降低能耗;
( 6 )氯化银是白色沉淀,铬酸银是砖红色沉淀,银离子滴定氯离子,终点现象是滴入最后一滴标准液,出现砖红色沉淀且半分钟不褪色,就证明达到滴定终点;
氯离子沉淀完全时,银离子浓度是 ,代入铬酸银的 K sp 表达式,即可求出铬酸银的浓度, c(CrO
)=K sp [AgCl]
c 2 (Ag + )= ( 2.0
10 -12 )
( 2.0
10 -5 ) 2 =0.005mol/L ;
故答案为:当滴入最后半滴标准液白色沉淀变为砖红色沉淀,且半分钟不变色; 5×10 -5 。
酸碱中和滴定:
用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测 定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法叫做酸碱中和滴定。
(1)原理:对于一元酸和一元碱发生的中和反应,C酸V酸=C碱V碱 或:C未知V未知=C标准V标准
(2)仪器:a.酸式滴定管 b.碱式滴定管c.铁架台d.滴定管夹e.锥形瓶 f.烧杯g.胶头滴管等
(3)装置图:
(4)操作步骤:
洗涤、检漏、水洗、润洗、装液、去泡、调液面记录、放待测液、加指示剂、滴定、记录、
计算、误差分析
(5)数据处理依据:
c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)/V(NaOH)
(6)误差分析:
①仪器润洗不当:
a.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗;
b.盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗;
c.锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗;
②读数方法有误:
a.滴定前仰视,滴定后俯视;
b.滴定前俯视,滴定后仰视;
c.天平或量筒的使用读数方法错误;
③操作出现问题:
a.盛标准液的滴定管漏液;
b.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡
(或前无后有);
c.振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出;
d.滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外;
用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测 定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法叫做酸碱中和滴定。
(1)原理:对于一元酸和一元碱发生的中和反应,C酸V酸=C碱V碱 或:C未知V未知=C标准V标准,
(2)仪器:a.酸式滴定管 b.碱式滴定管c.铁架台d.滴定管夹e.锥形瓶 f.烧杯g.胶头滴管等
(3)装置图:
(4)操作步骤:
洗涤、检漏、水洗、润洗、装液、去泡、调液面记录、放待测液、加指示剂、滴定、记录、
计算、误差分析
(5)数据处理依据:
c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)/V(NaOH)
(6)误差分析:
①仪器润洗不当:
a.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗;
b.盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗;
c.锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗;
②读数方法有误:
a.滴定前仰视,滴定后俯视;
b.滴定前俯视,滴定后仰视;
c.天平或量筒的使用读数方法错误;
③操作出现问题:
a.盛标准液的滴定管漏液;
b.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡
(或前无后有);
c.振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出;
d.滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外;
中和滴定中的误差分析:
中和滴定是一个要求较高的定量实验,每一个不当的或错误的操作都会引起误差。
对于一元酸与一元碱,由可知,
是准 确量取的体积,
是标准溶液的浓度,它们均为定值,所以
的大小取决于
的大小,
大则
大,
小则
小。
以标准酸溶液滴定末知浓度的碱溶液(酚酞作指示剂)为例,常见的不正确操作对实验结果的影响见下表:
中和滴定应注意的问题:
1.中和滴定中指示剂的使用与选择
(1)用量不能太多,常用2~3滴,冈指示剂本身也是有机弱酸或有机弱碱,若用量太多,会使中和滴定中需要的酸或碱的量增多或减少。
(2)指示剂的选择:中和滴定时一般选用的指示剂有酚酞和甲基橙。石蕊试液由于颜色变化不明显,不易辨别,在滴定过程中不宜使用。
(3)酸、碱恰好完全反应时,终点溶液的pH应在指示剂的变色范围内,如强酸溶液滴定弱碱溶液应选用甲基橙作指示剂;强碱溶液滴定弱酸溶液应选用酚酞作指示剂。
(4)指示剂的变色:最好由浅到深,这样对比明显。如用强碱滴定强酸用酚酞作指示剂较好,当酚酞从无色变为粉红色(或浅红色)且半分钟内不褪色时即达到滴定终点。
2.欲减小实验误差的三点做法
(1)半分钟:振荡,半分钟内颜色不褪去,即为滴定终点。
(2)l一2min:滴定停止后,必须等待l~2min,让附着在滴定管内壁的溶液流下后,再进行读数。
(3)重复:同一实验,要做两到三次,两次滴定所用标准溶液的体积的差值不能超过0.02mL,再取平均值。
登录并加入会员可无限制查看知识点解析