Question

【題目】氟碳鈰礦(主要成分為CeFCO3)是提取稀土化合物、冶煉鈰的重要礦物原料，以氟碳鈰礦為原料提取鈰的工藝流程如圖所示。回答下列問題：

(1)CeFCO3中Ce的化合價為___________。

(2)氧化培燒時不能使用陶瓷容器，原因是_____________________________________。

(3)氧化焙燒后的產物之一為CeO2，則酸浸時發生反應的離子方程式為____________。

(4)HT是一種難溶于水的有機溶劑，則操作Ⅰ的名稱為_________。

(5)為了提高酸浸率，可以適當提高反應溫度，但溫度偏高浸出率反而會減小，其原因是_______________________________________。

(6)有機物HT能將Ce3+從水溶液中提取出來，該過程可表示為Ce3+ (水層)+3HT(有機層) CeT3 (有機層)+3H+ (水層)。向CeT3(有機層)中加入稀硫酸能獲得較純的含Ce3+水溶液，從平衡角度解釋其原因：___________________________________。

(7)已知，298K時，Ksp[Ce(OH)3]=5×l0-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol·L-1，加堿調節pH到_________時Ce3+開始沉淀(忽略加堿過程中溶液體積變化)。

(8) 寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產品Ce(OH)4的化學方程式：___________。

Answer 1

【答案】+3 陶瓷會與生成的HF反應 2CeO2+H2O2+6H+ = 2Ce3++O2↑+4H2O 分液 溫度升高，雙氧水發生分解，造成浸出率偏小 向混合液中加入稀硫酸，使c(H+)增大，平衡向形成Ce3+水溶液方向移動 8 4Ce(OH)3+O2+2H2O = 4Ce(OH)4

【解析】

本題主要考察工業流程。做題之前，要先觀察工藝流程圖，再去結合題中的每一問去分析各步驟目的及注意事項，再據此答題。

（1）CeFCO3中CO32－整體顯－2價，F顯－1價，整個化合價代數和為0，推出Ce的價態為＋3價；

（2）陶瓷容器中含有SiO2，SiO2與HF發生反應：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，因此鈣流程氧化焙燒時不能使用陶瓷容器；

（3）有機層中CeF3，Ce顯＋3價，CeO2中Ce顯＋4價，即在酸浸時，Ce的價態降低，CeO2為氧化劑，H2O2為還原劑，離子方程式為2CeO2＋H2O2＋6H＋=2Ce3＋＋O2↑＋4H2O；

（4）操作I得到溶液和有機相，因此操作I的名稱為分液；

（5）根據流程，酸浸時加入H2O2，H2O2在高溫下發生分解，H2O2與CeO2發生反應時H2O2的量減少，造成浸出率降低；

（6）該過程中存在Ce3+ (水層)+3HT(有機層) CeT3 (有機層)+3H+ (水層)，加入稀硫酸，c(H＋)增大，平衡向逆反應方向進行，生成Ce3＋的水溶液，能獲得較純含Ce3＋水溶液；

（7）Ce3＋開始出現沉淀，c(Ce3＋)×c3(OH－)=Ksp[Ce(OH)3]，則有c(OH－)=mol·L－1=1×10－6mol·L－1，即當pH=8時Ce3＋開始出現沉淀；

（8）利用氧氣將Ce(OH)3氧化成Ce(OH)4，其反應的方程式為4Ce(OH)3＋O2＋2H2O=4Ce(OH)4。