Question

【題目】二氧化鈰()是一種重要的稀土化合物。以氟碳鈰礦(主要含)為原料制備的一種工藝流程如圖：

已知：①能與結(jié)合成，也能與結(jié)合成；②在硫酸體系中能被萃取劑萃取，而不能。回答：

(1)“氧化培燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒，其目的是_________。

(2)“酸浸”中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體，寫出與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：____________；為避免產(chǎn)生上述污染，解決方案為__________。

(3)“萃取”時(shí)存在反應(yīng)：。實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)要用到的主要玻璃儀器名稱為__________；圖中D是分配比，表示(Ⅳ)分別在有機(jī)層中與水層中存在形式的物質(zhì)的量濃度之比。保持其它條件不變，在起始料液中加入不同量的以改變水層中的，D隨起始料液中變化的原因：_____________。在的條件下，取含四價(jià)鈰總濃度為的酸浸液，向其中加入萃取劑，充分振蕩，靜置，水層中_________。(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)。

(4)“反萃取”中，在稀硫酸和的作用下轉(zhuǎn)化為。在該反應(yīng)中作用與下列反應(yīng)中的作用相同的是________。

A.處理含酸性重鉻酸鉀的廢水

B.和二氧化錳混合制氧氣

C.與氧化鈣制過氧化鈣

D.在海帶提碘實(shí)驗(yàn)中的作用

(5)“氧化”步驟的化學(xué)方程式為：___________。

(6)取上述流程中得到的產(chǎn)品，加硫酸溶解后，用溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)(鈰被還原為，其他雜質(zhì)均不反應(yīng)，為無色)，用標(biāo)準(zhǔn)酸性溶液滴定過量的，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液。該產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

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 將(鹽酸)改用酸浸 分液漏斗 隨著增大，水層中被結(jié)合成，導(dǎo)致萃取平衡向逆向移動(dòng)，D迅速減小 A

【解析】

氟碳鈰礦（主要含CeFCO3），“氧化焙燒”的目的是將+3價(jià)鈰氧化成+4價(jià)，Ce4+能與F-結(jié)合成[CeFx]（4-x）+，以便后續(xù)的提取，加稀硫酸，與SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+，加萃取劑，氟洗液，硫酸體系中Ce4+能被萃取劑[（HA）2]萃取，而Ce3+不能，“反萃取”加H2O2，又將Ce4+還原為Ce3+，發(fā)生反應(yīng)2Ce4++H2O2=2Ce3++O2↑+2H+，加入堿后Ce3+轉(zhuǎn)化為沉淀，通入氧氣講將e從+3氧化為+4，得到產(chǎn)品，據(jù)此回答問題。

(1)“氧化焙燒”前需將礦石粉碎成細(xì)顆粒是為了增加固體與氧氣接觸面積燃燒充分，增大固體和氧氣的接觸面積，反應(yīng)更充分；

(2) “酸浸”中會(huì)產(chǎn)生大量黃綠色氣體應(yīng)為氯氣，CeO2與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Ce3+和氯氣，可以用硫酸代替鹽酸而避免產(chǎn)生氯氣污染；

(3) 實(shí)驗(yàn)室中萃取時(shí)用到的主要玻璃儀器名稱為分液漏斗，根據(jù)平衡，加入Na2SO4時(shí)，隨著c（SO42-）增大，水層中Ce4+被SO42-結(jié)合成[CeSO4]2+，導(dǎo)致萃取平衡向左移動(dòng)，D迅速減小。在的條件下，，即，依據(jù)題意，×=20mL×+×80×，。

(4) “反萃取”加H2O2的作用是將Ce4+離子重新還原為Ce3+，H2O2在該反應(yīng)中作還原劑。

A．處理含酸性重鉻酸鉀的廢水，過氧化氫做還原劑，A正確；

B．和二氧化錳混合制氧氣，發(fā)生歧化反應(yīng)，既是氧化劑，又是還原劑，B錯(cuò)誤；

C．與氧化鈣制過氧化鈣，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；

D．在海帶提碘實(shí)驗(yàn)中作氧化劑，D錯(cuò)誤。

答案為A。

(5) “氧化”步驟中用次氯酸鈉將Ce3+氧化成Ce4+，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(6) 溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為av1×10-3mol，用標(biāo)準(zhǔn)酸性溶液滴定過量的，反應(yīng)為MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液，即亞鐵離子與Ce4+反應(yīng)了av1×10-3mol-5bv2×10-3mol，根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式Ce4+～Fe2+，所以CeO2的質(zhì)量為(av1×10-3-5bv2×10-3)mol×172g/mol=172 (av1×10-3-5bv2×10-3) g，產(chǎn)品中CeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。