Question

【題目】稀土是我國戰略性資源．氟碳鈰礦主要化學成分為CeFCO3 ， 它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料．關于氟碳鈰礦的冶煉處理工藝已經發展到十數種，其中一種提取鈰的工藝流程如下：

請回答下列問題
（1）為增大反應速率，提高原料的利用率，焙燒前可將礦石處理．
（2）焙燒過程中產生的SO3尾氣常采用噴淋法凈化，再用石灰乳中和；操作I中濾渣的主要成分是 ．
（3）操作II若在實驗室中進行，需要的主要玻璃儀器有、燒杯、玻璃棒等；所用萃取劑HT需具備的條件是 ．
①HT不溶于水，也不和水反應
②Ce3+不和萃取劑HT發生反應
③Ce3+在萃取劑HT中溶解度大于水
④萃取劑HT的密度一定大于水
（4）已知有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為：2Ce3+ （水層）+6HT（有機層）2CeT3（有機層）+6H+（水層）從平衡角度解釋：向CeT3 （有機層）加入稀硫酸獲得較純的含Ce3+的水溶液的原因是 ．
（5）常溫下，含Ce3+溶液加堿調至pH=8時，c（Ce3+）=b molL﹣1 ， 已知Ce（OH）3的溶度積=a，則a和b的關系是 ．
（6）寫出Ce（OH）3懸濁液通入氧氣得到產品的化學方程式： ．
（7）取上述流程中得到的Ce（OH）4產品0.545g，加硫酸溶解后，用0.100 0molL﹣1 FeSO4標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為Ce3+），消耗25.00mL標準溶液．該產品中Ce（OH）4的質量分數為[Ce（OH）4的相對分子質量為208，結果保留兩位有效數字]．

Answer 1

【答案】
（1）粉碎成細顆粒
（2）CaF2、CaSO4
（3）分液漏斗；①②③
（4）混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動
（5）a=10﹣18b
（6）4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4
（7）95%
【解析】（1）根據影響反應速率的因素可知，為增大反應速率，提高原料的利用率，焙燒前可將礦石粉碎成細顆粒處理，所以答案是：粉碎成細顆粒；（2）氟碳鈰礦用硫酸強化焙燒得濾液中含有氟離子、鈰離子、硫酸等，加入碳酸鈣會生成硫酸鈣和氟化鈣等難溶物，所以操作I中濾渣的主要成分是CaF2、CaSO4 ， 所以答案是：CaF2、CaSO4；（3）操作II為分液，分液需要的主要玻璃儀器有分液漏斗、燒杯、玻璃棒等；萃取的目的是將溶液中的Ce3+萃取出來，根據萃取劑的要求選擇可知，HT要不溶于水，也不和水反應、Ce3+不和萃取劑HT發生反應、Ce3+在萃取劑HT中溶解度大于水，故選①②③，所以答案是：分液漏斗；①②③；（4）根據平衡2Ce3+ （水層）+6HT（有機層）2CeT3（有機層）+6H+（水層）可知，混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動，所以答案是：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移動；（5）根據題意，溶液中c（OH﹣）=10﹣6 molL﹣1 ， 根據溶度積=c3（OH﹣）c（Ce3+）可知a=（10﹣6）3b，所以a=10﹣18b，所以答案是：a=10﹣18b；（6）根據流程結合元素守恒可知Ce（OH）3結合氧氣和水生成Ce（OH）4 ， 反應的化學方程式為4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4 ， 所以答案是：4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4；（7）根據電子得失守恒有關系式Ce（OH）4～FeSO4 ， FeSO4標準溶液中FeSO4的物質的量為0.025×0.1mol=0.0025mol，所以Ce（OH）4的質量為0.0025mol×208g/mol=0.52g，則樣品中Ce（OH）4的質量分數為 ×100%=95%，
所以答案是：95%．
【考點精析】本題主要考查了弱電解質在水溶液中的電離平衡的相關知識點，需要掌握當弱電解質分子離解成離子的速率等于結合成分子的速率時，弱電解質的電離就處于電離平衡狀態；電離平衡是化學平衡的一種，同樣具有化學平衡的特征．條件改變時平衡移動的規律符合勒沙特列原理才能正確解答此題．