Question

【題目】氫氧化鈰[Ce(OH)4]是一種重要的稀土化合物。以氟碳鈰礦(主要含CeFCO3)為原料制備Ce(OH)4的一種工藝流程如下：

已知：在酸性溶液中Ce4+有強(qiáng)氧化性�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1） “氧化焙燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒，其目的是_________________________，化合物CeFCO3 中Ce 的化合價(jià)為________________________。

（2）氧化焙燒生成的鈰化合物為二氧化鈰(CeO2)，其在酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________________，酸浸時(shí)不宜溫度過(guò)高的原因是____________________。

（3）已知有機(jī)物HT 能將Ce3+從水溶液中萃取出來(lái)，該過(guò)程可表示為：2 Ce3+ (水層) +6HT (有機(jī)層)2CeT3 (有機(jī)層) +6H+ (水層)

從平衡移動(dòng)角度解釋： 向CeT3(有機(jī)層) 加入H2SO4獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是____________________。

（4）Ce(OH)3暴露于空氣中時(shí)變成紫色，最終變成黃色的Ce(OH)4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。

（5）已知298 K 時(shí)，Ksp[Ce(OH)3]=1×10-20，為了使溶液中Ce3+沉淀完全，需調(diào)節(jié)pH為______以上。

Answer 1

【答案】 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 +3 2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3+ +O2↑+4H2O H2O2受熱易分解 混合液中加入 H2SO4 使 c(H+)增大，平衡向形成 Ce3+水溶液方向移動(dòng) 4Ce(OH)3 +O2+2H2O===4Ce(OH)4 9

【解析】本題考查化學(xué)工藝流程，（1）礦石粉碎成顆粒，增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料的利用率；CeFCO3中CO3顯－2價(jià)，F顯－1價(jià)，整體化合價(jià)代數(shù)和為0，則Ce顯＋3價(jià)；（2）在酸性溶液中Ce4＋有強(qiáng)氧化性，過(guò)氧化氫遇到強(qiáng)氧化性物質(zhì)時(shí)，表現(xiàn)還原性，被氧化成氧氣，因此酸浸時(shí)的離子方程式為2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；因?yàn)檫^(guò)氧化氫不穩(wěn)定，受熱易分解，因此酸浸時(shí)溫度不能過(guò)高，防止H2O2受熱分解；（3）根據(jù)萃取的過(guò)程，加入硫酸，增加c(H＋)，使平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；（4）根據(jù)信息Ce的化合價(jià)由＋3價(jià)→＋4價(jià)，化合價(jià)升高，應(yīng)是氧氣作氧化劑，反應(yīng)方程式為：4Ce(OH)3 +O2+2H2O=4Ce(OH)4 ；（5）當(dāng)離子濃度小于或等于10－5mol·L－1，沉淀完全，根據(jù)溶度積的表達(dá)式c(OH－)= =10－5mol/l，c(H＋)=Kw/c(OH－)=10－9mol·L－1，即pH=9。