Question

【題目】氟碳鈰礦的主要化學(xué)成分為CeFCO3，它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料，二氧化鈰(CeO2) 是一種重要的稀土氧化物。以氟碳鈰礦為原料制備CeO2的一種工藝流程如下：

已知：①Ce 4+既能與F 結(jié)合成[CeFx](4-x)+,也能與SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+；

②在硫酸體系中Ce4+ 能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能。

回答下列問題：

（1） “氧化焙燒”的目的是______________。

（2）“酸浸”中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體、請(qǐng)寫出CeO2與鹽酸反應(yīng)的離子方程式___________________；為避免產(chǎn)生上述污染，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N解決方案________________________。

（3）“萃取”時(shí)存在反應(yīng)：Ce4++n(HA)2Ce+(H2a-4A2a)+4H+。實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)用到的主要玻璃儀器為______________；若缺少 “洗氟”，則所得產(chǎn)品的質(zhì)量將_________(填“偏大”、“偏小”或 “不變”)。

（4） “反萃取”中，加稀硫酸和H2O2的作用__________________(用離子方程式表示)。

（5）取上述流程中得到的CeO2產(chǎn)品0.500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L-1FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)(鈰被還原為Ce3+，其它雜質(zhì)均不參加反應(yīng))消25.00mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，該產(chǎn)品中CeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】 將+3價(jià)鈰氧化成+4價(jià)(將CeFCO3氧化成CeO2) 2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O 改用H2SO4酸浸 分液漏斗 偏小 Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+ 86.0%或0.86

【解析】試題分析：（1）“氧化焙燒”可以將將+3價(jià)鈰氧化成+4價(jià)；（2）“酸浸”中鹽酸被CeO2氧化為黃綠色氯氣，CeO2被還原為Ce3+；為避免氧化還原反應(yīng)發(fā)生，可以改用硫酸；（3）“萃取”時(shí)要分液；根據(jù)Ce4+能與F-結(jié)合成[CeFx](4-x)+分析；（4）在硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”中，加稀硫酸和H2O2可以將Ce4+還原為Ce3+；（5）根據(jù)電子守恒FeSO4與CeO2的關(guān)系式是FeSO4 CeO2，利用關(guān)系式計(jì)算。

解析：（1）“氧化焙燒”可以將CeFCO3中+3價(jià)鈰氧化成CeO2中+4價(jià)鈰；（2）“酸浸”中鹽酸被CeO2氧化為黃綠色氯氣，CeO2被還原為Ce3+，離子方程式是2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O ；為避免氧化還原反應(yīng)發(fā)生，可以改用H2SO4酸浸；（3）“萃取”時(shí)要分液，用到的主要玻璃儀器是分液漏斗；Ce4+能與F-結(jié)合成[CeFx](4-x)+，若缺少“洗氟”，則所得產(chǎn)品的質(zhì)量將偏小；（4）在硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”中，加稀硫酸和H2O2可以將Ce4+還原為Ce3+，反應(yīng)離子方程式是Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+；

（5）設(shè)CeO2的質(zhì)量是xg

FeSO4 CeO2 ，

1mol 172g

0.025L0.1mol·L-1 xg

X=0.43g；該產(chǎn)品中CeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。