Question

【題目】氟碳鈰礦（主要成分為CeFCO3）是提取稀土化合物、冶煉鈰的重要礦物原料，以氟碳鈰礦為原料提取鈰的工藝流程如圖所示。

回答下列問題：

(l)CeFCO3中Ce的化合價為____ 。

(2)氧化培燒時不能使用陶瓷容器，原因是________．。

(3)氧化焙燒后的產(chǎn)物之一為CeO2．則酸浸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____。

(4)HT是一種難溶于水的有機(jī)溶劑，則操作I的名稱為 _____。

(5)為了提高酸浸率，可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，但溫度偏高浸出率反而會減小，其原因是____。

(6)有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為Ce3+（水層）+3HT(有機(jī)層) CeT3（有機(jī)層）+3H+（水層）。向CeT3（有機(jī)層）中加入稀硫酸能獲得較純的含Ce3+的水溶液，從平衡角度解釋其原因________。

(7)寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產(chǎn)品Ce(OH)4的化學(xué)方程式：__________________________。

Answer 1

【答案】+3 陶瓷會與生成的HF反應(yīng) 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O ）萃取分液 溫度升高，雙氧水易發(fā)生分解，造成浸出率偏小 混合液中加入H2SO4，使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【解析】

氟碳鈰礦主要成分為CeFCO3，氧化焙燒生成二氧化碳、氟化氫和CeO2，在氧化焙燒后的產(chǎn)物中加入稀硫酸和雙氧水，生成氧氣，則過氧化氫失電子表現(xiàn)還原性，根據(jù)有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，則+4價的Ce得電子生成Ce3+，在硫酸稀土溶液中加入萃取劑HT，經(jīng)過萃取分液將溶液中的Ce3+萃取出來，再加入稀硫酸得含有Ce3+的溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值得Ce(OH)3沉淀，再經(jīng)過氧氣氧化，過濾、洗滌、干燥可得Ce(OH)4產(chǎn)品，

（1）根據(jù)化合價代數(shù)和為0計算Ce元素的化合價；

（2）反應(yīng)中生成的HF能與陶瓷容器中含有的SiO2反應(yīng)；

（3）由以上分析可知，氧化焙燒生成的二氧化鈰(CeO2)與稀硫酸、雙氧水反應(yīng)生成氧氣和Ce3+；

（4）已知HT是一種難溶于水的有機(jī)溶劑，且HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，在硫酸稀土溶液中加入HT，得到有機(jī)層和水溶液，則操作I的名稱為萃取分液；

（5）溫度升高，雙氧水易發(fā)生分解；

（6）根據(jù)平衡移動原理分析，混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡正向移動；

（7）根據(jù)流程，結(jié)合元素守恒可知，Ce(OH)3結(jié)合氧氣和水反應(yīng)生成Ce(OH)4，據(jù)此反應(yīng)的化學(xué)方程式。

氟碳鈰礦主要成分為CeFCO3，氧化焙燒生成二氧化碳、氟化氫和CeO2，在氧化焙燒后的產(chǎn)物中加入稀硫酸和雙氧水，生成氧氣，則過氧化氫失電子表現(xiàn)還原性，根據(jù)有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，則+4價的Ce得電子生成Ce3+，在硫酸稀土溶液中加入萃取劑HT，經(jīng)過萃取分液將溶液中的Ce3+萃取出來，再加入稀硫酸得含有Ce3+的溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值得Ce(OH)3沉淀，再經(jīng)過氧氣氧化，過濾、洗滌、干燥可得Ce(OH)4產(chǎn)品，

（1）CeFCO3中F元素為1價，碳元素為+4價，氧元素為2價，由各元素化合價代數(shù)和為0，可計算出Ce元素的化合價為+3價；

故答案為：+3；

（2）反應(yīng)中生成的HF能與陶瓷容器中含有的SiO2反應(yīng)，則氧化培燒時不能使用陶瓷容器；

故答案為：陶瓷會與生成的HF反應(yīng)；

（3）由以上分析可知，氧化焙燒生成的二氧化鈰(CeO2)與稀硫酸、雙氧水反應(yīng)生成氧氣和Ce3+，則酸浸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O；

故答案為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2+4H2O；

（4）已知HT是一種難溶于水的有機(jī)溶劑，且HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，在硫酸稀土溶液中加入HT，得到有機(jī)層和水溶液，則操作I的名稱為萃取分液；

故答案為：萃取分液；

（5）溫度升高，雙氧水易發(fā)生分解，易造成溫度偏高浸出率反而會減小；

故答案為：溫度升高，雙氧水易發(fā)生分解，造成浸出率偏��；

（6）根據(jù)平衡Ce3+(水層)+3HT(有機(jī)層) CeT3(有機(jī)層)+3H+(水層)可知，混合液中加入H2SO4使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動；

故答案為：混合液中加入H2SO4，使c(H+)增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動；

（7）根據(jù)流程，結(jié)合元素守恒可知，Ce(OH)3結(jié)合氧氣和水反應(yīng)生成Ce(OH)4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4；

故答案為：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。