【題目】二氧化鈰(CeO2)是一種重要的稀土化合物。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+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)2Ce·(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____________;下圖中D時(shí)分配比,表示Ce(Ⅳ)分別在有機(jī)層中與水層中存在形式的物質(zhì)的量濃度之比()。保持其它條件不變,在起始料液中加入不同量的Na2SO4以改變水層中的c(SO42-),D隨起始料液中c(SO42-)變化的原因:__________。
(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1molH2O2參加反應(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0.4500 g,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+,其他雜質(zhì)均不反應(yīng)),消耗25.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。該產(chǎn)品中CeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________。
【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分)
(2)2CeO2+2C1-+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O;(2分)將HC1(鹽酸)改用H2SO4酸浸(1分)
(3)分液漏斗(1分)隨著c(SO42-)增大,水層中Ce4+被SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+,導(dǎo)致萃取平衡向生牛成[CeSO4]2+移動(dòng),D迅速減小,(2分)(4)還原劑(1分);2mol(1分);
(5)2C(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl(2分)(6)95.56%(2分)
【解析】
試題分析:氟碳鈰礦(主要含CeFCO3),“氧化焙燒”的目的是將+3價(jià)鈰氧化成+4價(jià),Ce4+能與F-結(jié)合成[CeFx](4-x)+,以便后續(xù)的提取,加稀硫酸,與SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+,加萃取劑,氟洗液,硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取,而Ce3+不能,加“反萃取”加H2O2,又將Ce4+還原為Ce3+,發(fā)生反應(yīng)2Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+,加入堿后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀,通入氧氣講Ce從+3氧化為+4,得到產(chǎn)品;
(1)“氧化焙燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒,其目的是增大固體和氧氣的接觸面積,反應(yīng)更充分;
(2)“酸浸”中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體應(yīng)為氯氣,CeO2與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ce3+和氯氣,反應(yīng)的離子方程式為2CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3+ +Cl2↑+4H2O,可以用硫酸代替鹽酸而避免產(chǎn)生氯氣污染;
(3)實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)用到的主要玻璃儀器名稱為分液漏斗,根據(jù)平衡:Ce4+ +n(HA)2Ce·(H2n-4A2n)+4H+,加入Na2SO4時(shí),隨著c(SO42-)增大,水層中Ce4+被SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+,導(dǎo)致萃取平衡向左移動(dòng),D迅速減;
(4)“反萃取”加H2O2的作用是將Ce4+離子重新還原為Ce3+,反應(yīng)的離子方程式為2Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+,H2O2在該反應(yīng)中作還原劑,每有1mol H2O2參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol;
(5)“氧化”步驟中用次氯酸鈉將Ce3+氧化成Ce4+,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C(OH)3 + NaClO +H2O=2Ce(OH)4 + NaCl;
(6)FeSO4的物質(zhì)的量為0.1000molL-1×0.025L=0.0025mol,根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式CeO2~FeSO4,所以CeO2的質(zhì)量為0.0025×172g=0.4300g,產(chǎn)品中CeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4300g/0.4500g×100%=95.60%。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某氣態(tài)烴對(duì)空氣的相對(duì)密度為 2,在氧氣中充分燃燒 1.16 g這種烴,并將所得產(chǎn)物通過裝有無水氯化鈣的干燥管和裝有堿石灰的干燥管,當(dāng)稱量這兩個(gè)干燥管的質(zhì)量時(shí),它們依次增重 1.8g和 3.52 g。這種烴的化學(xué)式是
A.C2H6 B.C4H10 C.C5H10 D.C5H12
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【題目】
①容量瓶 ②蒸餾燒瓶 ③量筒 ④燒杯 ⑤分液漏斗 ⑥托盤天平
(1)加熱時(shí)必須墊石棉網(wǎng)的有:_______________,
(2)使用時(shí)必須檢查是否漏水的有:________________,
(3)標(biāo)有溫度的有:_____________________。
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【題目】aX(g)+bY(g) cZ(g)+dW(g)在一定容積的密閉容器中反應(yīng),5 min時(shí)達(dá)到平衡,X減少 n mol·L-1,Y減少mol·L-1,Z增加 mol·L-1。若將體系壓強(qiáng)增大,W的百分含量不發(fā)生變化。則化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比a∶b∶c∶d應(yīng)為 ( )
A.3∶1∶2∶1 B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶1∶2 D.3∶1∶2∶2
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【題目】下列說法中正確的是( )
A. 價(jià)電子數(shù)與最高化合價(jià)相等的元素一定是主族元素
B. 次外層全充滿而最外層有不成對(duì)電子的元素一定是主族元素
C. 所有非金屬元素都在p區(qū)
D. 元素周期表的5個(gè)區(qū)中都有金屬元素
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【題目】在下列條件下,兩種氣體的分子數(shù)一定相等的是( )
①同質(zhì)量、不同密度的N2和C2H4 ②同溫度、同體積的O2和N2
③不同溫度壓強(qiáng)下、同物質(zhì)的量的CO2和C2H4 ④同壓強(qiáng)、同體積的N2和O2 .
A.①②
B.②③
C.①③
D.③④
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【題目】已知元素的原子序數(shù),可以推斷元素原子的( )
①質(zhì)子數(shù) ②中子數(shù) ③質(zhì)量數(shù) ④核電荷數(shù) ⑤核外電子數(shù)
A. ①②③ B. ①④⑤ C. ②③④ D. ③④⑤
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【題目】在強(qiáng)酸性溶液中能大量共存的無色透明離子組是( )
A.Mg2+ Na+ Cl﹣ SO42﹣
B.K+ Na+ CO32﹣ NO3﹣
C.K+ Na+ Cl﹣ Cu2+
D.Na+Ba2+OH﹣ SO42﹣
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【題目】我國明代《本草綱目》中收載藥物1892種,其中“燒酒”條目下寫道:“自元時(shí)始創(chuàng)其法,用濃酒和糟入甑,蒸令氣上…其清如水,味極濃烈,蓋酒露也.”這里所用的“法”是指( )
A.萃取
B.滲析
C.蒸餾
D.干餾
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