Question

【題目】鈰是地殼中豐度最高的稀土元素，可用作催化劑、合金添加劑，也可用于醫(yī)藥、制革、玻璃、紡織等工業(yè)。氟碳鈰礦的主要化學(xué)成分為CeFCO3，它是提取鈰的重要礦物原料。氟碳鈰礦的冶煉處理工藝已經(jīng)發(fā)展到十?dāng)?shù)種，其中一種提取鈰的工藝流程如下圖所示。

已知:焙燒后燒渣中含+4價(jià)的鈰及十3價(jià)的其他稀土氟化物和氧化物。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)CeFCO3中Ce元素的化合價(jià)為______。

(2)“焙燒”前將礦石粉碎成細(xì)顆粒的目的是___________________________________________。

(3)“酸浸I”步驟中CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+，且產(chǎn)生黃綠色氣體，該過(guò)程的離子方程式為___________________。

(4)“酸浸1”步驟中CeF4轉(zhuǎn)化為難溶物Ce(BF4)3，加入可溶性鉀鹽的目的是__________________。

(5)“操作I”后，向溶液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液pH可獲得Ce(OH)3沉淀，利用pH試紙測(cè)定溶液pH值的實(shí)驗(yàn)操作是__________________________________。當(dāng)溶液中離子濃度小于1×10-6mol/L時(shí)視為沉淀完全，常溫下，加入NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)大于____[已知Ce(OH)3的Ksp=8.0×10-21，1g2=0.3]。

(6)寫出“氧化”步驟的化學(xué)方程式:_________________________________________。

Answer 1

【答案】 +3 增大固體與空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料的利用率 2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O 避免十3價(jià)鈰以Ce(BF4)3沉淀的形式損失 取一張pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照 9.3 2Ce(OH)3+NaClO+H2O==2Ce(OH)4+NaCl

【解析】（1）化合物中各元素化合價(jià)之和為0，CeFCO3中Ce的化合價(jià)為x，則x+（-1）+（+4）+（-2）×3=0，x=+3；答案為： +3

（2）對(duì)于固體參加的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，固體表面積越大，反應(yīng)速率越大，“焙燒”前將礦石粉碎成細(xì)顆粒可增大固體表面積；答案為：增大固體與空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料的利用率

（3）在生產(chǎn)過(guò)程中，酸浸I中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體，說(shuō)明Ce4+ 離子具有強(qiáng)氧化性，可將Cl- 氧化為Cl2 ，離子方程式為：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O；答案為：2CeO2+2Cl-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O；

（4）+3價(jià)鈰容易生成難溶物Ce(BF4)3,加入可溶性鉀鹽可避免+3價(jià)鈰生成Ce(BF4)3難溶物，從而減少Ce元素的損耗；答案為：避免+3價(jià)鈰以Ce(BF4)3沉淀的形式損失.

（5）實(shí)驗(yàn)室測(cè)定PH的方法是撕下一小片pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上,用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央,然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比；當(dāng)溶液中離子濃度小于時(shí)視為沉淀完全,結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算氫氧根離子濃度,,得到溶液,答案為：取一張pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照 ；9.3.

(6)NaClO將Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4,其中NaCl為還原產(chǎn)物,答案為:2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl