题目

金属钇(Y)具有重要的国防价值，但因过度开采已濒临枯竭。通过硫酸浸泡深海磷灰石矿，可以得到Y3+的浸出液：表1  浸出液成分Al3+Fe3+Ca2+PO43-Mg2+Mn2+Y3+浓度/(mg•L-1)767094605506405600150070.2 （1） 浸出液可用有机溶剂（HR）进行萃取，实现Y3+的富集（已知：Y3+与Fe3+性质相似），原理如下：Fe3+ + 3HR FeR3 + 3H+     Y3+ + 3HR YR3 + 3H+       （已知：FeR3、YR3均易溶于HR）浸出液在不同pH下萃取的结果如图1。①用化学平衡原理解释，随pH增大，Y3+萃取率增大的原因。②结合图1解释，工业上萃取Y3+之前，应首先除去Fe3+的原因是。 （2） 采用“中和沉淀法”和“磷酸法”可以除铁。                              表2  Fe3+、Y3+去除率终点pH去除率/%Fe3+Y3+3.087.8419.863.592.3323.634.599.9944.525.099.9989.04中和沉淀法：向浸出液中加入NaOH除Fe3+ ， 去除率如表2所示。①该实验条件下，Fe3+去除率比Y3+大的可能原因。磷酸法：将磷酸（H3PO4：三元弱酸）加入到浸出液中，再加入Na2CO3溶液，调pH为2.5，过滤除去磷酸铁沉淀（FePO4），滤液中剩余的Fe3+、Y3+浓度如表3。 表3  滤液中Fe3+、Y3+的浓度Fe3+Y3+浓度/(mg•L-1)50868.9② 配平“磷酸法”除铁过程中的离子方程式Fe3+ +    +     =    FePO4↓+    CO2↑+    ③ 综合分析表1、表2、表3，工业上采用“磷酸法”除铁的原因。 （3） 经“磷酸法”除铁后，用有机溶剂HR萃取Y3+ ， 可通过（填操作）收集含Y3+的有机溶液。 （4） 综合分析以上材料，下列说法合理的是。a. 分析图1可知，pH在0.2～2.0范围内，有机溶剂中的Fe3+多于水溶液中的Fe3+b. 表2中 Y3+损失率在20%左右的原因可能是生成的Fe(OH)3对Y3+的吸附c. 表2中 pH在4.5～5.0范围内，Y3+损失率变大的可能原因：Y3+ + 3OH- = Y（OH）3↓d. 有机溶剂萃取Y3+的优点是Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子萃取率极低 答案： 【1】Y3+在溶液中存在平衡：Y3++3HR ⇌ YR3+3H+，pH增大，c(H+) 减小（或c(OH-)增大），平衡右移，Y3+萃取率提高【2】Fe3+和Y3+萃取存在竞争性，Fe3+对Y3+萃取干扰较大 【1】KSP[Fe(OH) 3]小于KSP[Y(OH) 3]或Fe(OH) 3的溶解度小于Y(OH) 3或c（Fe 3+）远大于c（Y3+）【2】2 H3PO4【3】3CO32-【4】3H2O【5】磷酸法除铁率较高同时Y3+损失率较小 【1】分液 【1】bcd

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