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(jià)為___________。

（2）氧化培燒時(shí)不能使用陶瓷容器，原因是_________________。氧化焙燒后的產(chǎn)物之一為CeO2，則酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________。操作Ⅰ的名稱為_________。

（3）為了提高酸浸率，可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，但溫度偏高浸出率反而會(huì)減小，其原因是_______________。

（4）已知有機(jī)物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為Ce3+(水層)+3HT(有機(jī)層) CeT3(有機(jī)層)+3H+(水層)。向CeT3(有機(jī)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：____________________。

（5）298K時(shí)，向c(Ce3+)=0.02mol·L-1的溶液中加入氫氧化鈉來調(diào)節(jié)溶液的pH，若反應(yīng)后溶液pH=10，此時(shí)Ce3+是否沉淀完全？__________________{列式計(jì)算，已知：Ksp[Ce(OH)3]5×l0-20，c(Ce3+)-5mol·L-1 視為沉淀完全}。

（6）寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產(chǎn)品Ce(OH)4的化學(xué)方程式：_______________________。

Answer 1

【答案】 +3 陶瓷會(huì)與生成的HF反應(yīng) 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 分液 溫度升高，雙氧水發(fā)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(dòng) c(Ce3+)×(10-4)3=1.5×10-20, c(Ce3+)=1.5×10-8mol·L-1<1×10-5mol·L-1，Ce3+沉淀完全 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【解析】（1）CeFCO3中F為-1價(jià)、C為+4價(jià)、氧為-2價(jià)，通過計(jì)算可知Ce的化合價(jià)為+3價(jià)；（2）氧化培燒時(shí)不能使用陶瓷容器，原因是陶瓷中的二氧化硅會(huì)與生成的HF反應(yīng)；氧化焙燒后的產(chǎn)物之一為CeO2，則酸浸時(shí)CeO2在酸性條件下被雙氧水氧化，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；操作Ⅰ是在加入萃取劑后分離出有機(jī)層和硫酸鈰稀溶液，則其名稱為分液；（3）為了提高酸浸率，可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度，但溫度偏高浸出率反而會(huì)減小，其原因是溫度升高，雙氧水發(fā)生分解，造成浸出率偏小；（4）平衡Ce3+(水層)+3HT(有機(jī)層) CeT3(有機(jī)層)+3H+(水層)，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(dòng)，能獲得較純的含Ce3+水溶液；（5）pH=10時(shí)，c(OH-)=10-4mol/L，c(Ce3+)×(10-4)3=1.5×10-20，c(Ce3+)=1.5×10-8mol·L-1<1×10-5mol·L-1，Ce3+沉淀完全；（6）向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產(chǎn)品Ce(OH)4的化學(xué)方程式為：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。