Question

【題目】氟碳鈰礦的主要化學成分為CeFCO3，它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料，二氧化鈰(CeO2) 是一種重要的稀土氧化物。以氟碳鈰礦為原料制備CeO2的一種工藝流程如下：

已知：①Ce 4+既能與F 結合成[CeFx](4-x)+,也能與SO42-結合成[CeSO4]2+；

②在硫酸體系中Ce4+ 能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能。

回答下列問題：

（1） “氧化焙燒”的目的是______________。

（2）“酸浸”中會產生大量黃綠色氣體、請寫出CeO2與鹽酸反應的離子方程式___________________；為避免產生上述污染，請提出一種解決方案________________________。

（3）“萃取”時存在反應：Ce4++n(HA)2Ce+(H2a-4A2a)+4H+。實驗室中萃取時用到的主要玻璃儀器為______________；若缺少 “洗氟”，則所得產品的質量將_________(填“偏大”、“偏小”或 “不變”)。

（4） “反萃取”中，加稀硫酸和H2O2的作用__________________(用離子方程式表示)。

（5）取上述流程中得到的CeO2產品0.500g，加硫酸溶解后，用0.1000mol·L-1FeSO4標準溶液滴定至終點時(鈰被還原為Ce3+，其它雜質均不參加反應)消25.00mL標準溶液，該產品中CeO2的質量分數為________。

Answer 1

【答案】 將+3價鈰氧化成+4價(將CeFCO3氧化成CeO2) 2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O 改用H2SO4酸浸 分液漏斗 偏小 Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+ 86.0%或0.86

【解析】試題分析：（1）“氧化焙燒”可以將將+3價鈰氧化成+4價；（2）“酸浸”中鹽酸被CeO2氧化為黃綠色氯氣，CeO2被還原為Ce3+；為避免氧化還原反應發生，可以改用硫酸；（3）“萃取”時要分液；根據Ce4+能與F-結合成[CeFx](4-x)+分析；（4）在硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”中，加稀硫酸和H2O2可以將Ce4+還原為Ce3+；（5）根據電子守恒FeSO4與CeO2的關系式是FeSO4 CeO2，利用關系式計算。

解析：（1）“氧化焙燒”可以將CeFCO3中+3價鈰氧化成CeO2中+4價鈰；（2）“酸浸”中鹽酸被CeO2氧化為黃綠色氯氣，CeO2被還原為Ce3+，離子方程式是2CeO2+8H++2Cl-=2Ce3++Cl2↑+4H2O ；為避免氧化還原反應發生，可以改用H2SO4酸浸；（3）“萃取”時要分液，用到的主要玻璃儀器是分液漏斗；Ce4+能與F-結合成[CeFx](4-x)+，若缺少“洗氟”，則所得產品的質量將偏小；（4）在硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[(HA)2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”中，加稀硫酸和H2O2可以將Ce4+還原為Ce3+，反應離子方程式是Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+；

（5）設CeO2的質量是xg

FeSO4 CeO2 ，

1mol 172g

0.025L0.1mol·L-1 xg

X=0.43g；該產品中CeO2的質量分數為 。