Question

12．稀土金屬是我國(guó)戰(zhàn)略性資源．氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO₃，它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料．其中一種提取鈰的工藝流程如圖：

已知：焙燒后燒渣中含+4價(jià)的鈰及+3價(jià)的其它稀土氟氧化物；+4價(jià)的鈰的氧化物有很強(qiáng)的氧化性，通常在酸性條件下易被還原劑還原成+3價(jià)而溶于水．請(qǐng)回答下列問(wèn)題
（1）酸浸l中所用的酸A為（用字母表示）b（a．鹽酸    b．稀硫酸），原因是避免污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備．
（2）酸浸Ⅱ后，為避免三價(jià)鈰以四氟硼酸鹽形式損失，需用可溶性鉀鹽將四氟硼酸根離子沉淀除去，該反應(yīng)的離子方程式為K⁺+BF₄^-=KBF₄↓．
（3）實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行萃取操作所用到的主要玻璃儀器名稱是分液漏斗；在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是為了調(diào)節(jié)溶液pH 獲得Ce（OH）₃和Ce（OH）₄，測(cè)定該溶液pH的操作是撕下一小片pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比．
（4）寫(xiě)出氧化步驟的化學(xué)方程式4Ce（OH）₃+O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄．

Answer 1

分析 氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO₃，用硫酸強(qiáng)化焙燒得浸出液中含有氟離子、鈰離子、硫酸等，尾氣中主要含有二氧化碳，加入碳酸鈣會(huì)生成硫酸鈣和氟化鈣等難溶物為濾渣，和硫酸稀土溶液，在硫酸稀土溶液中加入萃取劑，經(jīng)過(guò)分液將溶液中的Ce³⁺萃取出來(lái)，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(guò)氧氣氧化，過(guò)濾、洗滌、干燥可得Ce（OH）₄產(chǎn)品，以此解答該題．

解答 解：（1）+4價(jià)的鈰的氧化物有很強(qiáng)的氧化性，應(yīng)用稀硫酸酸浸，如加入鹽酸，Ce⁴⁺離子具有強(qiáng)氧化性，可將Cl^-氧化為Cl₂，應(yīng)避免污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備，
故答案為：b；避免污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備；
（2）根據(jù)題意可知應(yīng)為KBF₄沉淀，離子方程式為K⁺+BF₄^-=KBF₄↓，故答案為：K⁺+BF₄^-=KBF₄↓；
（3）萃取操作所用到的主要玻璃儀器名稱是分液漏斗，在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是為了調(diào)節(jié)溶液pH 獲得Ce（OH）₃和Ce（OH）₄，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定PH的方法是撕下一小片pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比，
故答案為：分液漏斗； Ce（OH）₄；撕下一小片pH試紙放在干燥潔凈的表面皿上，用玻璃棒蘸取該溶液點(diǎn)在pH試紙的中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)比；
（4）根據(jù)流程結(jié)合元素守恒可知Ce（OH）₃結(jié)合氧氣和水生成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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備．為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目既有常規(guī)知識(shí)的考查又有新情景題目的考查，常規(guī)題目涉及到影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、過(guò)濾操作以及PH的測(cè)定方法；命題情景要求根據(jù)題意寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的方程式，做題時(shí)注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)正確判斷反應(yīng)物和生成物，用守恒的方法去書(shū)寫(xiě)．