稀土 ( ) 包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿 ( 含铁、铝等元素 ) 中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸 熔点为
；月桂酸和
均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持
价不变；
的
，
开始溶解时的 pH 为 8.8 ；有关金属离子沉淀的相关 pH 见下表。
| 离子 | | | | |
| 开始沉淀时的 pH | 8.8 | 1.5 | 3.6 | 6.2~7.4 |
| 沉淀完全时的 pH | / | 3.2 | 4.7 | / |
(1)“ 氧化调 pH” 中，化合价有变化的金属离子是 。
(2)“ 过滤 1” 前，用 溶液调 pH 至 的范围内，该过程中
发生反应的离子方程式为 。
(3)“ 过滤 2” 后，滤饼中检测不到 元素，滤液 2 中
浓度为
。为尽可能多地提取
，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保 “ 过滤 2” 前的溶液中
低于
( 保留两位有效数字 ) 。
(4)①“ 加热搅拌 ” 有利于加快 溶出、提高产率，其原因是 。
②“ 操作 X” 的过程为：先 ，再固液分离。
(5) 该工艺中，可再生循环利用的物质有 ( 写化学式 ) 。
(6) 稀土元素钇 (Y) 可用于制备高活性的合金类催化剂 。
① 还原 和
熔融盐制备
时，生成 1mol
转移
电子。
② 用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化
的还原，发生的电极反应为 。
答案
(1)Fe 2+
(2) 4.7 pH<6.2
(3)4.0 10 -4
(4) 加热搅拌可加快反应速率 冷却结晶
(5)MgSO 4
(6) 15 O 2 +4e - +2H 2 O=4OH -
【分析】由流程可知，该类矿 ( 含铁、铝等元素 ) 加入酸化 MgSO 4 溶液浸取，得到浸取液中含有 、
、
、
、
、
等离子，经氧化调 pH 使
、
形成沉淀，经过滤除去，滤液 1 中含有
、
、
等离子，加入月桂酸钠，使
形成
沉淀，滤液 2 主要含有 MgSO 4 溶液，可循环利用，滤饼加盐酸，经加热搅拌溶解后，再冷却结晶，析出月桂酸，再固液分离得到 RECl 3 溶液。
【详解】（ 1 ）由分析可知， “ 氧化调 pH” 目的是除去含铁、铝等元素的离子，需要将 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+ ，以便后续除杂，所以化合价有变化的金属离子是 Fe 2+ ，故答案为： Fe 2+ ；
（ 2 ）由表中数据可知， 沉淀完全的 pH 为 4.7 ，而
开始沉淀的 pH 为 6.2~7.4 ，所以为保证
、
沉淀完全，且
不沉淀，要用
溶液调 pH 至 4.7
pH<6.2 的范围内，该过程中
发生反应的离子方程式为
，故答案为： 4.7
pH<6.2 ；
；
（ 3 ）滤液 2 中 浓度为
，即 0.1125mol/L ，根据
，若要加入月桂酸钠后只生成
，而不产生
，则
=
=4.0
10 -4
，故答案为： 4.0
10 -4 ；
（ 4 ） ①“ 加热搅拌 ” 有利于加快 溶出、提高产率，其原因是加热搅拌可加快反应速率，故答案为：加热搅拌可加快反应速率；
② “ 操作 X” 的结果是分离出月桂酸，由信息可知，月桂酸 熔点为
，故 “ 操作 X” 的过程为：先冷却结晶，再固液分离，故答案为：冷却结晶；
（ 5 ）由分析可知，该工艺中，可再生循环利用的物质有 MgSO 4 ，故答案为： MgSO 4 ；
（ 6 ） ① 中 Y 为 +3 价，
中 Pt 为 +4 价，而
中金属均为 0 价，所以还原
和
熔融盐制备
时，生成 1mol
转移 15
电子，故答案为： 15 ；
② 碱性溶液中，氢氧燃料电池正极发生还原反应，发生的电极反应为 O 2 +4e - +2H 2 O=4OH ，故答案为： O 2 +4e - +2H 2 O=4OH - 。
