Question

16．工業(yè)上利用氟碳鈰礦（主要成分CeCO₃F）提取CeCl₃的一種工藝流程如圖：

請回答下列問題：
（1）CeCO₃F中，Ce元素的化合價(jià)為+3
（2）氟碳鈰礦首先需要灼燒，實(shí)驗(yàn)室灼燒氟碳鈰礦所需的實(shí)驗(yàn)儀器有bdef（填字母）
A．蒸發(fā)皿  b．泥三角  c．漏斗  d．酒精燈  e．三腳架  f．坩堝  g．燒杯  h．試管
（3）由CeCl₃溶液得到CeCl₃•6H₂O晶體包含的實(shí)驗(yàn)步驟有洗滌、干燥、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶
（4）酸浸過程中用稀硫酸和H₂O₂替換HCl不會造成環(huán)境污染．寫出稀硫酸、H₂O₂與CeO₂反應(yīng)的離子方程式H₂O₂+2CeO₂+6H⁺=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑．
（5）向Ce（BF₄）₃中加入KCl溶液的目的是避免三價(jià)鈰以Ce（BF₄）₃沉淀的形式損失或除去BF₄^-或提高CeCl₃的產(chǎn)率．
（6）加熱CeCl₃•6H₂O和NH₄Cl的固體混合物可得到無水CeCl₃，其中NH₄Cl的作用是NH₄Cl固體受熱分解產(chǎn)生HCl，抑制CeCl₃水解
（7）準(zhǔn)確稱取0.750gCeCl₃樣品置于錐形瓶中，加入適量過硫酸銨溶液將Ce³⁺氧化為Ce⁴⁺，然后用0.1000mol．l^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗25.00ml標(biāo)準(zhǔn)溶液．（已知：Fe²⁺+Ce⁴⁺=Ce³⁺+Fe³⁺）
 ①該樣品中CeCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82.2%（保留一位小數(shù)）．
 ②若使用久置的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，測得該CeCl₃樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

Answer 1

分析 利用氟碳鈰礦（主要成分CeCO₃F）提取CeCl₃的一種工藝流程為，CeCO₃F焙燒得CeO₂、CeF₄，用鹽酸和硼酸酸浸，過濾得沉淀Ce（BF）₄和CeCl₃濾液，Ce（BF）₄與氯化鉀溶液反應(yīng)得到CeCl₃和KBF，CeCl₃與前面濾液中CeCl₃的合并再加氫氧化鈉，得Ce（OH）₃沉淀，Ce（OH）₃沉淀與鹽酸反應(yīng)可得CeCl₃•6H₂O，加熱CeCl₃•6H₂O和NH₄Cl的固體混合物可得到無水CeCl₃，
（1）根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0判斷；
（2）灼燒需要泥三角、酒精燈、三腳架、坩堝；
（3）由CeCl₃溶液得到CeCl₃•6H₂O晶體包含的實(shí)驗(yàn)步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）在酸性條件下H₂O₂能還原CeO₂生成Ce³⁺，根據(jù)元素守恒和電荷守恒書寫離子方程式；
（5）向Ce（BF₄）₃中加入KCl溶液生成CeCl₃和KBF，防止生成Ce（BF₄）₃沉淀；
（6）NH₄Cl固體受熱分解產(chǎn)生HCl，可以抑制CeCl₃水解，據(jù)此答題；
（7）①0.1000mol•l^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液體積25.00ml，含有亞鐵離子的物質(zhì)的量為2.5×10^-3mol，根據(jù)反應(yīng)Fe²⁺+Ce⁴⁺═Ce³⁺+Fe³⁺，利用Ce元素守恒可知，可計(jì)算出CeCl₃的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中CeCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②若使用久置的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，由于亞鐵離子被空氣中氧氣氧化，所以會消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積為偏大，據(jù)此分析．

解答 解：（1）根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知，CeCO₃F中，Ce元素的化合價(jià)為+3價(jià)，
故答案為：+3；
（2）灼燒需要泥三角、酒精燈、三腳架、坩堝；
故答案為：bdef；
（3）由CeCl₃溶液得到CeCl₃•6H₂O晶體包含的實(shí)驗(yàn)步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）稀硫酸、H₂O₂與CeO₂反應(yīng)的離子方程式為：H₂O₂+2CeO₂+6H⁺=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑，
故答案為：H₂O₂+2CeO₂+6H⁺=2Ce³⁺+4H₂O+O₂↑；
（5）向Ce（BF₄）₃中加入KCl溶液生成CeCl₃和KBF，這樣做的目的是避免三價(jià)鈰以Ce（BF₄）₃沉淀的形式損失或除去BF₄^-或提高CeCl₃的產(chǎn)率，
故答案為：避免三價(jià)鈰以Ce（BF₄）₃沉淀的形式損失或除去BF₄^-或提高CeCl₃的產(chǎn)率；
（6）由于NH₄Cl固體受熱分解產(chǎn)生HCl，抑制CeCl₃水解，所以加熱CeCl₃•6H₂O和NH₄Cl的固體混合物可得到無水CeCl₃，
故答案為：NH₄Cl固體受熱分解產(chǎn)生HCl，抑制CeCl₃水解；
（7）①0.1000mol•l^-1（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液體積25.00ml，含有亞鐵離子的物質(zhì)的量為2.5×10^-3mol，根據(jù)反應(yīng)Fe²⁺+Ce⁴⁺═Ce³⁺+Fe³⁺，利用Ce元素守恒可知，CeCl₃的質(zhì)量為2.5×10^-3mol×246.5g/mol=0.6163g，所以樣品中CeCl₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.6163}{0.7500}$×100%=82.2%，
故答案為：82.2%；
②若使用久置的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，由于亞鐵離子被空氣中氧氣氧化，所以會消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積為偏大，則測得該CeCl₃樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，
故答案為：偏大．

點(diǎn)評 本題以提取CeCl₃的一種工藝流程為載體，考查了化合價(jià)、離子反應(yīng)、沉淀溶解平衡的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等知識，側(cè)重于考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能量，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與積累，題目難度中等．