Question

【題目】CeO2是一種重要的稀土氧化物，可利用氟碳鈰礦（主要成分為CeFCO3）來制備。其工藝流程如下：

已知：I.Ce4+能與SO42-結合成[CeSO4]2+，與F-結合成[CeFx]（4-x）+（0<x<4）.

II.在硫酸體系中，Ce4+能被萃取劑萃取二Ce3+不能。

回答下列問題：

（1）“氧化焙燒”中“氧化”的目的是_________________。

（2）CeO2不溶于水和堿，微溶于酸，但“浸出”時卻能溶解完全，原因是溶液中的_______（填原子符號，下同）、__________、_____________促進了CeO2的溶解。

（3）“反萃取”時發生反應的離子方程式為____________________。

（4）若缺少“洗氟”這一環節，則所得產品的質量將___________（填“偏大”“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】 將+3價鈰氧化為+4價鈰 H+ F- SO42- 2[CeSO4]2++H2O2===2Ce3++O2↑+2H++2SO42- 偏小

【解析】根據已知信息硫酸體系中Ce4+能被萃取劑萃取，而Ce3+不能，可推測第一步“氧化焙燒”的目的是將+3價鈰氧化成+4價。第二步加入硫酸浸取，Ce4+與SO42-結合成[CeSO4]2+，Ce4+與F-結合成[CeFx]（4-x）+；第三步加萃取劑，硫酸體系中Ce4+能被萃取劑萃取，Ce元素進入有機層；第四步，加入氟洗液，除去氟；第四步，加入硫酸和雙氧水，根據后面的流程可知，此處雙氧水為還原劑，將Ce4+還原為Ce3+，反萃取，Ce3+進入水層；加入堿后Ce3+轉化為沉淀，通入氧氣將Ce從+3價氧化為+4價，得到產品。

（1）“氧化焙燒”中“氧化”的目的是將+3價鈰氧化成+4價，以便后續的提取。故答案為：將+3價鈰氧化成+4價；

（2）CeO2微溶于酸，CeO2+4H+=Ce4++2H2O，根據信息Ce4+能與SO42-結合成[CeSO4]2+，與F-結合成[CeFx]（4-x）+，故F、SO42促進了CeO2的溶解，故答案為：H+、F-、SO42-；

（3）反萃取時，H2O2為還原劑，將Ce4+還原為Ce3+，H2O2自身被氧化為O2，故離子方程式為：2[CeSO4]2++H2O2=2Ce3++O2↑+2H++2SO42-；

（4）若缺少“洗氟”， 部分Ce元素存在于[CeFx]（4-x）+，難以被反萃取，進入有機層，則進入水層的Ce元素偏少，所得產品的質量將減少。故答案為：偏小。