稀土 ( ) 包括鑭、釔等元素，是高科技發展的關鍵支撐。我國南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類礦 ( 含鐵、鋁等元素 ) 中提取稀土的工藝如下：
已知：月桂酸 熔點為
；月桂酸和
均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持
價不變；
的
，
開始溶解時的 pH 為 8.8 ；有關金屬離子沉淀的相關 pH 見下表。
| 離子 | | | | |
| 開始沉淀時的 pH | 8.8 | 1.5 | 3.6 | 6.2~7.4 |
| 沉淀完全時的 pH | / | 3.2 | 4.7 | / |
(1)“ 氧化調 pH” 中，化合價有變化的金屬離子是 _______ 。
(2)“ 過濾 1” 前，用 溶液調 pH 至 _______ 的范圍內，該過程中
發生反應的離子方程式為 _______ 。
(3)“ 過濾 2” 后，濾餅中檢測不到 元素，濾液 2 中
濃度為
。為盡可能多地提取
，可提高月桂酸鈉的加入量，但應確保 “ 過濾 2” 前的溶液中
低于 _______
( 保留兩位有效數字 ) 。
(4)①“ 加熱攪拌 ” 有利于加快 溶出、提高產率，其原因是 _______ 。
②“ 操作 X” 的過程為：先 _______ ，再固液分離。
(5) 該工藝中，可再生循環利用的物質有 _______( 寫化學式 ) 。
(6) 稀土元素釔 (Y) 可用于制備高活性的合金類催化劑 。
① 還原 和
熔融鹽制備
時，生成 1mol
轉移 _______
電子。
② 用作氫氧燃料電池電極材料時，能在堿性溶液中高效催化
的還原，發生的電極反應為 _______ 。
答案
(1)Fe 2+
(2) ????4.7 pH<6.2
(3)4.0 10 -4
(4) 加熱攪拌可加快反應速率 ????冷卻結晶
(5)MgSO 4
(6) ????15 ????O 2 +4e - +2H 2 O=4OH -
【分析】由流程可知，該類礦 ( 含鐵、鋁等元素 ) 加入酸化 MgSO 4 溶液浸取，得到浸取液中含有 、
、
、
、
、
等離子，經氧化調 pH 使
、
形成沉淀，經過濾除去，濾液 1 中含有
、
、
等離子，加入月桂酸鈉，使
形成
沉淀，濾液 2 主要含有 MgSO 4 溶液，可循環利用，濾餅加鹽酸，經加熱攪拌溶解后，再冷卻結晶，析出月桂酸，再固液分離得到 RECl 3 溶液。
【詳解】（ 1 ）由分析可知， “ 氧化調 pH” 目的是除去含鐵、鋁等元素的離子，需要將 Fe 2+ 氧化為 Fe 3+ ，以便后續除雜，所以化合價有變化的金屬離子是 Fe 2+ ，故答案為： Fe 2+ ；
（ 2 ）由表中數據可知， 沉淀完全的 pH 為 4.7 ，而
開始沉淀的 pH 為 6.2~7.4 ，所以為保證
、
沉淀完全，且
不沉淀，要用
溶液調 pH 至 4.7
pH<6.2 的范圍內，該過程中
發生反應的離子方程式為
，故答案為： 4.7
pH<6.2 ；
；
（ 3 ）濾液 2 中 濃度為
，即 0.1125mol/L ，根據
，若要加入月桂酸鈉后只生成
，而不產生
，則
=
=4.0
10 -4
，故答案為： 4.0
10 -4 ；
（ 4 ） ①“ 加熱攪拌 ” 有利于加快 溶出、提高產率，其原因是加熱攪拌可加快反應速率，故答案為：加熱攪拌可加快反應速率；
② “ 操作 X” 的結果是分離出月桂酸，由信息可知，月桂酸 熔點為
，故 “ 操作 X” 的過程為：先冷卻結晶，再固液分離，故答案為：冷卻結晶；
（ 5 ）由分析可知，該工藝中，可再生循環利用的物質有 MgSO 4 ，故答案為： MgSO 4 ；
（ 6 ） ① 中 Y 為 +3 價，
中 Pt 為 +4 價，而
中金屬均為 0 價，所以還原
和
熔融鹽制備
時，生成 1mol
轉移 15
電子，故答案為： 15 ；
② 堿性溶液中，氫氧燃料電池正極發生還原反應，發生的電極反應為 O 2 +4e - +2H 2 O=4OH ，故答案為： O 2 +4e - +2H 2 O=4OH - 。
