Question

【题目】二氧化铈()是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含)为原料制备的一种工艺流程如图：

已知：①能与结合成，也能与结合成；②在硫酸体系中能被萃取剂萃取，而不能。回答：

(1)“氧化培烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是_________。

(2)“酸浸”中会产生大量黄绿色气体，写出与盐酸反应的离子方程式：____________；为避免产生上述污染，解决方案为__________。

(3)“萃取”时存在反应：。实验室中萃取时要用到的主要玻璃仪器名称为__________；图中D是分配比，表示(Ⅳ)分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比。保持其它条件不变，在起始料液中加入不同量的以改变水层中的，D随起始料液中变化的原因：_____________。在的条件下，取含四价铈总浓度为的酸浸液，向其中加入萃取剂，充分振荡，静置，水层中_________。(结果保留二位有效数字)。

(4)“反萃取”中，在稀硫酸和的作用下转化为。在该反应中作用与下列反应中的作用相同的是________。

A.处理含酸性重铬酸钾的废水

B.和二氧化锰混合制氧气

C.与氧化钙制过氧化钙

D.在海带提碘实验中的作用

(5)“氧化”步骤的化学方程式为：___________。

(6)取上述流程中得到的产品，加硫酸溶解后，用溶液滴定至终点时(铈被还原为，其他杂质均不反应，为无色)，用标准酸性溶液滴定过量的，消耗标准溶液。该产品中的质量分数为________。

Answer 1

【答案】增大固体与气体的接触面积，增大反应速率，提高原料的利用率 将(盐酸)改用酸浸 分液漏斗 随着增大，水层中被结合成，导致萃取平衡向逆向移动，D迅速减小 A

【解析】

氟碳铈矿（主要含CeFCO3），“氧化焙烧”的目的是将+3价铈氧化成+4价，Ce4+能与F-结合成[CeFx]（4-x）+，以便后续的提取，加稀硫酸，与SO42-结合成[CeSO4]2+，加萃取剂，氟洗液，硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[（HA）2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”加H2O2，又将Ce4+还原为Ce3+，发生反应2Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+，加入碱后Ce3+转化为沉淀，通入氧气讲将e从+3氧化为+4，得到产品，据此回答问题。

(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒是为了增加固体与氧气接触面积燃烧充分，增大固体和氧气的接触面积，反应更充分；

(2) “酸浸”中会产生大量黄绿色气体应为氯气，CeO2与盐酸发生氧化还原反应生成Ce3+和氯气，可以用硫酸代替盐酸而避免产生氯气污染；

(3) 实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为分液漏斗，根据平衡，加入Na2SO4时，随着c（SO42-）增大，水层中Ce4+被SO42-结合成[CeSO4]2+，导致萃取平衡向左移动，D迅速减小。在的条件下，，即，依据题意，×=20mL×+×80×，。

(4) “反萃取”加H2O2的作用是将Ce4+离子重新还原为Ce3+，H2O2在该反应中作还原剂。

A．处理含酸性重铬酸钾的废水，过氧化氢做还原剂，A正确；

B．和二氧化锰混合制氧气，发生歧化反应，既是氧化剂，又是还原剂，B错误；

C．与氧化钙制过氧化钙，不发生氧化还原反应，C错误；

D．在海带提碘实验中作氧化剂，D错误。

答案为A。

(5) “氧化”步骤中用次氯酸钠将Ce3+氧化成Ce4+，反应的化学方程式为。

(6) 溶液中Fe2+的物质的量为av1×10-3mol，用标准酸性溶液滴定过量的，反应为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，消耗标准溶液，即亚铁离子与Ce4+反应了av1×10-3mol-5bv2×10-3mol，根据电子得失守恒可得关系式Ce4+～Fe2+，所以CeO2的质量为(av1×10-3-5bv2×10-3)mol×172g/mol=172 (av1×10-3-5bv2×10-3) g，产品中CeO2的质量分数为。