Question

【題目】碳酸鈰[Ce2(CO3)3]是制備稀土發(fā)光材料、汽車(chē)尾氣凈化催化劑的重要原料。碳酸鈰可由鈰的氯化物和碳酸氫銨反應(yīng)制備。甲同學(xué)利用下列裝置模擬制備Ce2(CO3)3：

已知：i.裝置C中溶液為亞硫酸鈉溶液；

ii.Ksp[Ce2(CO3)3]=1.00×10-28；

iii.Ce3+易被空氣氧化成Ce4+。

(1)裝置D中盛放稀鹽酸的實(shí)驗(yàn)儀器名稱為________，裝置C中溶液的作用是________。

(2)裝置A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為________。

(3)實(shí)驗(yàn)裝置中有一處不合理，請(qǐng)針對(duì)不合理之處寫(xiě)出改進(jìn)措施：________。

(4)裝置B中制備Ce2(CO3)3反應(yīng)的離子方程式為________。

(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中當(dāng)Ce3+沉淀完全時(shí)，溶液中為________。

(6)Ce2(CO3)3在裝置B中沉淀，然后經(jīng)過(guò)靜置、過(guò)濾、洗滌、干燥后即可得到產(chǎn)品。檢驗(yàn)產(chǎn)品是否洗滌干凈的方法為________。

(7)為測(cè)定產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的純度，取產(chǎn)品加入稀硫酸、溶液至全部溶解，配成溶液，取溶液用的溶液滴定至終點(diǎn)(鈰被還原成Ce3+)，消耗溶液，則產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的純度為________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 防止空氣中的氧氣進(jìn)入裝置B中氧化Ce3+ 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ 裝置BD之間連接飽和碳酸氫鈉溶液，吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體 2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O 10-6mol/L 取最后一次洗滌后的濾液少許于試管中，加入少量硝酸銀溶液，如無(wú)沉淀產(chǎn)生，則證明已經(jīng)洗滌干凈 92.00%

【解析】

碳酸鈰可由鈰的氯化物和碳酸氫銨反應(yīng)生成Ce2(CO3)3，則裝置A中生成的NH3通入盛裝CeCl3溶液的廣口瓶中時(shí)，同時(shí)要通入過(guò)量裝置D中制得的CO2，方可制得Ce2(CO3)3；操作過(guò)程中需要注意除去CO2中混有的HCl，洗滌Ce2(CO3)3時(shí)只要最后一次洗滌液中檢驗(yàn)不到Cl-即為洗滌干凈。

(1)裝置D中盛放稀鹽酸的實(shí)驗(yàn)儀器名稱為分液漏斗，裝置C中溶液為亞硫酸鈉溶液，有較強(qiáng)還原性，能防止空氣中的氧氣進(jìn)入裝置B中氧化Ce3+；

(2)裝置A是制氨氣，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑；

(3) CO2中混有的HCl，需要在裝置BD之間連接飽和碳酸氫鈉溶液，吸收揮發(fā)出來(lái)的HCl氣體；

(4)裝置B中CeCl3溶液和碳酸氫銨反應(yīng)生成Ce2(CO3)3，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O；

(5)已知Ksp[Ce2(CO3)3]=c2(Ce3+)×c3(CO32-)=1.00×10-28，且c (Ce3+)=1×10-5mol/L，則=mol/L=1×10-6mol/L；

(6)最初沉淀Ce2(CO3)3的洗滌液中含有Cl-，當(dāng)取最后一次洗滌后的濾液少許于試管中，加入少量硝酸銀溶液，如無(wú)沉淀產(chǎn)生，則證明已經(jīng)洗滌干凈；

(7)已知滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)為Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，消耗的溶液20.00mL，即參加反應(yīng)的Fe2+的物質(zhì)的量為0.02L×0.10mol/L=2×10-3mol，則產(chǎn)品中Ce2(CO3)3的純度為=92.00%。