【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)為料制備 CeO2種工藝流程如下:

已知:Ce4+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_(kāi)___________;下圖中D時(shí)分配比,表示Ce()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”“氧化劑還原劑),每有1molH2O2參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_________。

(5)氧化步驟的化學(xué)方程式為_(kāi)____________。

(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H2SO4酸浸(1分)

(3)分液漏斗(1分)隨著c(SO42-)大,水中Ce4+SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+,導(dǎo)致萃取向生牛成[CeSO4]2+移動(dòng),D迅速減小,(2分)(4)還原劑1);2mol1);

(5)2C(OH)3+NaClO+H2O2Ce(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cSO42-)增大,水層中Ce4+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 +H2O2Ce(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%。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可行的是( )
A.將O2和H2的混合氣體通過(guò)灼熱的氧化銅,以除去其中的H2
B.加鹽酸后過(guò)濾,除去混在銅粉中的少量鎂粉和鋁粉
C.用萃取的方法分離汽油和煤油
D.用溶解、過(guò)濾的方法分離KNO3和NaCl固體混合物

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】海洋資源的利用具有廣闊前景。

(1)無(wú)需經(jīng)過(guò)化學(xué)變化就能從海水中獲得的物質(zhì)是______(填序號(hào))。

A.Cl2 B.淡水 C.燒堿 D.食鹽

(2)下圖是從海水中提取鎂的簡(jiǎn)單流程。

①操作A是 _______________________。

②無(wú)水MgCl2在熔融狀態(tài)下,通電后會(huì)產(chǎn)生Mg和Cl2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

③海水提鎂的過(guò)程,為什么要將海水中的氯化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V,再轉(zhuǎn)變?yōu)槁然V?____。

(3)海帶灰中富含以I形式存在的碘元素。實(shí)驗(yàn)室提取I2的途徑如下所示:

①灼燒海帶至灰燼時(shí)所用的主要儀器名稱是________(填序號(hào))。

a.坩堝 b.試管 c.蒸發(fā)皿 d.燒杯

②向酸化的濾液中加過(guò)氧化氫溶液,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式________________。

③用CCl4提取碘時(shí)除了用CCl4還可以選用的試劑是________(填字母序號(hào))。

a.苯 b.乙醇 c.乙酸

④為檢驗(yàn)用CCl4提取碘后的水溶液中是否還含有碘單質(zhì)。請(qǐng)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及結(jié)論:_______。

(4)利用海底的“可燃冰”制作的燃料電池的總反應(yīng)式為CH4+2O2+2KOH = K2CO3+3H2O,則該燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)為__________________。

(5)海底的煤經(jīng)綜合利用開(kāi)發(fā)的副產(chǎn)物CO2能生產(chǎn)甲醇燃料,其反應(yīng)的方程式為:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖實(shí)線所示。a,b,c,d括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)。

①a點(diǎn)正反應(yīng)速率_________(填“大于、等于或小于”)a點(diǎn)逆反應(yīng)速率。

②平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量濃度是___________mol/L。

③能夠說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_______(雙選)。

A.單位時(shí)間內(nèi)消耗1molCO2,同時(shí)生成3mol H2

B.混合氣體的密度不隨時(shí)間變化

C.CH3OH、H2的濃度不再隨時(shí)間變化

D.CH3OH和H2O濃度相等

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】已知乙烯能發(fā)生以下轉(zhuǎn)化:

(1)乙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____________________。

(2)D中官能團(tuán)的名稱:__________

(3)物質(zhì)B可以被直接氧化為D,需要加入的試劑是_____________________

(4)②的反應(yīng)類型_________________________。

(5)寫(xiě)出①的化學(xué)方程式___________________________________________

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】為提純下列物質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)),選用的試劑和分離方法都正確的是

物質(zhì)

試劑

分離方法

A

硝酸鉀固體(氯化鈉)

蒸餾水

重結(jié)晶

B

二氧化碳(氯化氫)

飽和碳酸鈉溶液

洗氣

C

乙酸乙酯(乙酸)

NaOH溶液

分液

D

甲烷(乙烯)

硫酸

洗氣


A.A
B.B
C.C
D.D

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】除去下列物質(zhì)中所含少量雜質(zhì)(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)),所選用的試劑和分離方法能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>

A. 硝基苯(硝酸) NaOH溶液 分液

B. 乙烯(二氧化硫) 酸性高錳酸鉀 洗氣

C. 乙酸乙酯(乙酸) NaOH溶液 蒸餾

D. 苯(苯酚) 溴水 過(guò)濾

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)中加熱某水溶液,可選用的玻璃儀器有

A. 燒杯 B. 量筒 C. 試管 D. 酒精燈

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】根據(jù)H+H==H2同時(shí)放出436 kJ·mol-1的熱量,可以說(shuō)明(  )

A. 氫分子比氫原子穩(wěn)定B. 氫分子跟氫原子穩(wěn)定性一樣

C. 兩個(gè)氫原子比一個(gè)氫分子能量低D. 氫原子比氫分子穩(wěn)定

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料。為了分析某AlN樣品(樣品中的雜質(zhì)不與NaOH溶液反應(yīng))中 AlN的含量,某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下兩種實(shí)驗(yàn)方案。已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

【方案1】取一定量的樣品,用以下裝置測(cè)定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。

(1)上圖裝置中,U形管B中所裝固體為_(kāi)_______,C中球形干燥管的作用是_______________________。

(2)關(guān)閉K1打開(kāi)K2,再打開(kāi)分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產(chǎn)生氣體。打開(kāi)K1,通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間,測(cè)定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮?dú)獾哪康氖莀______________________________________。

(3)由于上述裝置還存在____________缺陷,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高。

【方案2】按以下步驟測(cè)定樣品中AlN的純度:

(4)步驟②生成沉淀的離子方程式為_(kāi)__________________。

(5)步驟③的操作中用到的主要玻璃儀器是_________。AlN的純度是__________(用m1、m2表示)。

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