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. 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 $\text{[math]}$ 熔点为 $\text{[math]}$ ；月桂酸和 $\text{[math]}$ 均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持 $\text{[math]}$ 价不变； $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 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	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
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 $\text{[math]}$ 溶液调pH至的范围内，该过程中 $\text{[math]}$ 发生反应的离子方程式为。

(3) “过滤2”后，滤饼中检测不到 $\text{[math]}$ 元素，滤液2中 $\text{[math]}$ 浓度为 $\text{[math]}$ 。为尽可能多地提取 $\text{[math]}$ ，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中 $\text{[math]}$ 低于 $\text{[math]}$ （保留两位有效数字）。

(4) ①“加热搅拌”有利于加快 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 。

①还原 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 熔融盐制备 $\text{[math]}$ 时，生成转移 $\text{[math]}$ 电子。

② $\text{[math]}$ 用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化 $\text{[math]}$ 的还原，发生的电极反应为。

【考点】

电极反应和电池反应方程式; 难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质; 制备实验方案的设计; 氧化还原反应的电子转移数目计算;

【答案】

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实验探究题普通

1. 为检验溶液中是否含有Cl^- ，某同学采用向溶液中先加HNO₃ ，再加AgNO₃ ，若有白色沉淀生成，则证明有Cl^-。对此结论，有人提出了质疑，溶液中可能有SO $\text{[math]}$ ，设计了如下探究性实验。

(1) 实验一：向Na₂SO₄溶液中滴加AgNO₃溶液

编号	Na₂SO₄溶液		AgNO₃溶液			现象
编号	体积 mL	浓度 mol·L⁻¹	体积滴	浓度 mol·L⁻¹	混合后Ag⁺浓度mol·L⁻¹	现象
①	1	1	3	2	0.2	出现大量白色沉淀
②	1	1	3	0.5	0.05	出现少量白色沉淀
③	1	1	3	0.1	0.01	有些许浑浊
④	1	1	3	0.01	0.001	无明显变化

实验一中产生沉淀的离子方程式为。

(2) 已知：25℃时Ksp(Ag₂SO₄)=1.2×10^-5 ， Ksp(AgCl)=1.8×10^-10

实验一中编号④无明显变化，若要产生浑浊，溶液中c(SO $\text{[math]}$ )理论上至少达到mol·L⁻¹。若向l mL某浓度的NaCl与Na₂SO₄混合溶液中加入3滴0.1mol·L⁻¹AgNO₃溶液，分析上面数据，判断下列说法正确的是(填字母序号)。

A．混合液中c(SO $\text{[math]}$ )=1mol·L⁻¹时不会产生Ag₂SO₄沉淀

B．混合液中c(SO $\text{[math]}$ )=0.1 mol·L⁻¹时不会产生Ag₂SO₄沉淀

C．无论SO $\text{[math]}$ 浓度大小都会产生Ag₂SO₄沉淀

D．若使用0.01 mol·L⁻¹AgNO₃溶液，可基本排除SO $\text{[math]}$ 对Cl^-检验构成的干扰

(3) 将实验一编号③中的理论计算结果与现象对照，发现理论上大部分Ag⁺应该形成沉淀，这与“有些许浑浊”的现象相矛盾。为探究真相，在实验一的基础上继续设计了以下实验。

实验二：

编号	AgNO₃浓度/mol·L⁻¹	现象	滴加硝酸后的现象
①	2	出现大量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀大量溶解；改加浓硝酸，沉淀较快消失
②	0.5	出现少量白色沉淀	滴加稀硝酸，沉淀基本消失

对于Ag₂SO₄溶于硝酸的原因提出了如下假设，请完成假设二。

假设一：NO $\text{[math]}$ 对Ag₂SO₄溶解起作用。

假设二：。

(4) 选择适当试剂并设计实验方案，分别验证假设一和假设二是否成立。请写出实验步骤和现象。

编号	操作	现象	结论
①	取少量Ag₂SO₄于试管中，加入2mL水，振荡	固体不溶解
②	将①的浊液分成两等份
③	向其中一份加入1mL0.1mol/L的NaNO₃ ，振荡		假设一不成立
④	向另一份加入		假设二成立