【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的一種工藝流程圖如圖:

已知:①Ce4+既能與F-結(jié)合成[CeFX](4-x)+,也能與SO42-結(jié)合成[CeSO4]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(wèn)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(xiě)出CeO2與鹽酸反應(yīng)的離子方程式_____,為避免上述污染,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_____。

(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”、“氧化劑還原劑),每有1molH2O2參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為_____

(5)“氧化步驟的化學(xué)方程式為_____。

(6)取上述流程得到的CeO2產(chǎn)品0.50g,加硫酸溶解后,用0.10mol/L FeSO4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)均不參加反應(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_____(Ce的相對(duì)原子質(zhì)量為140)。

【答案】增大固體與空氣的接觸面積,增大反應(yīng)速率,提高原料利用率2CeO2+2Cl+8H+=2Ce3++Cl2↑+4H2O將HCl(鹽酸)改用H2SO4酸浸分液漏斗還原劑2mol2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl86%

【解析】

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,與硫酸根結(jié)合成[CeSO4]2+,加萃取劑,氟洗液,硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA2]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,加入次氯酸鈉將Ce從+3氧化為+4,得到產(chǎn)品,據(jù)此解答。

1)“氧化焙燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒,其目的是增大固體與空氣的接觸面積,增大反應(yīng)速率,提高原料利用率

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+2Cl+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;

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)的離子方程式為2Ce(OH)3+NaClO+H2O2Ce(OH)4+NaCl

6FeSO4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CeO2FeSO4,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/0.500g×100%=86%。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有_______mol配位鍵。

(6)安全氣囊的設(shè)計(jì)原理為6NaN3+Fe2O33Na2O+2Fe+9N2↑。

①該反應(yīng)中元素的電負(fù)性由大到小的順序是____________;

Na2O的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞邊長(zhǎng)為566 pm,晶胞中氧離子的配位數(shù)為____________,Na2O晶體的密度為________g·cm-3(只要求列算式,不必計(jì)算出結(jié)果)。

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請(qǐng)根據(jù)你所學(xué)的知識(shí),按要求填空:

(1)上述第一級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)(分成A,B組的依據(jù))____。

(2)F組中物質(zhì)除了Cl2外還有____(填化學(xué)式)。

(3)A組中的CaO經(jīng)常用作食品包裝袋中的干燥劑,CaO所屬的物質(zhì)類型為____(用序號(hào)填空)。

①金屬氧化物 ②堿性氧化物、蹓A ④堿性干燥劑

CaO可作干燥劑的理由是____________(用化學(xué)方程式表示)。

(4)D組中NH3的水溶液呈弱堿性,用電離方程式表示其呈弱堿性的原因:________。

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A. 該混合液中一定含有:、,可能含,且

B. 該混合液中一定含有:、,可能含、

C. 該混合液中一定含有:、,可能含、

D. 該混合液中一定含有:、,可能含、Cl

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根據(jù)要求填空:

(1)儀器F的名稱______________;A中反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式___________________

(2)B裝置有三種功能:①控制氣流速度;②均勻混合氣體③______________________

(3)為了除多余的氯氣,D裝置中的石棉網(wǎng)均勻附著KI粉末,你認(rèn)為能否換成堿石灰______(填“能”或“不能”)。

(4)E裝置的作用________

A.收集氣體 B.吸收氯氣 C.防止倒吸 D.吸收氯化氫

(5)E裝置中除了鹽酸生成外,還含有有機(jī)物,從E中分離出鹽酸的最佳方法:_____________________________。

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