Question

【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土氧化物。以氟碳鈰礦(主要含CeFCO3)為原料制備CeO2的一種工藝流程如下：

已知：①Ce4＋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”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒，其目的是__________________________。

（2）“酸浸”中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體，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)2 Ce·(H2n－4A2n)＋4H＋。實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)用到的主要玻璃儀器名稱為___________； ____________________________________________________________。

（4）“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+，H2O2在該反應(yīng)中作_________(填“催化劑”、“氧化劑”或“還原劑”)，每有1mol H2O2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________________。

（5）“氧化”步驟的化學(xué)方程式為________________________________。

（6）取上述流程中得到的CeO2產(chǎn)品0．4500g，加硫酸溶解后，用0．1000mol/LFeSO4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)均不反應(yīng))，消耗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】

（1）增大固體與氣體的接觸面積，增大反應(yīng)速率；提高原料的利用率。

（2）2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O；將HCl(鹽酸)改用H2SO4酸浸

（3）分液漏斗

（4）還原劑；2mol

（5） 2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl

（6） 95．56%。

【解析】

試題分析：（1）“氧化焙燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒，可以增大固體與氣體的接觸面積，增大反應(yīng)速率；提高原料的利用率，故答案為：增大固體與氣體的接觸面積，增大反應(yīng)速率；提高原料的利用率；

（2）“酸浸”中產(chǎn)生的黃綠色氣體為氯氣，是CeO2與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)造成的，反應(yīng)的離子方程式為2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O，為避免產(chǎn)生上述污染可以選用H2SO4代替，故答案為：2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O；將HCl(鹽酸)改用H2SO4酸浸；

（3）實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)用到的主要玻璃儀器有分液漏斗，故答案為：分液漏斗；

（4）“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2轉(zhuǎn)化為Ce3+，轉(zhuǎn)化過程中Ce的化合價(jià)降低被還原，H2O2在該反應(yīng)中作還原劑，每有1mol H2O2參加反應(yīng)，O的化合價(jià)有-1變成-2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，故答案為：還原劑；2mol；

（5）“氧化”步驟中次氯酸鈉將Ce3+氧化為Ce(OH)4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl，故答案為：2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl；

（6）用0．1000mol/LFeSO4溶液滴定至終點(diǎn)，鈰被還原成Ce3+，則Fe2+被氧化為Fe3+，則

CeO2 ～ FeSO4

0．0025mol 0．1000mol/L-1×0．025L

所以m（CeO2）=0．0025mol×172g/mol=0．43g，產(chǎn)品中Ce（OH）4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=95．56%，故答案為：95．56%%。