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_____________________________________。

(3)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____________。

(4)HT是一種難溶于水的有機(jī)溶劑，則操作Ⅰ的名稱為_________。

(5)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_______________________________________。

(6)有機(jī)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(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：___________________________________。

(7)已知，298K時(shí)，Ksp[Ce(OH)3]=5×l0-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol·L-1，加堿調(diào)節(jié)pH到_________時(shí)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(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) 8 4Ce(OH)3+O2+2H2O = 4Ce(OH)4

【解析】

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

（1）CeFCO3中CO32－整體顯－2價(jià)，F顯－1價(jià)，整個(gè)化合價(jià)代數(shù)和為0，推出Ce的價(jià)態(tài)為＋3價(jià)；

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

（3）有機(jī)層中CeF3，Ce顯＋3價(jià)，CeO2中Ce顯＋4價(jià)，即在酸浸時(shí)，Ce的價(jià)態(tài)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(jī)相，因此操作I的名稱為分液；

（5）根據(jù)流程，酸浸時(shí)加入H2O2，H2O2在高溫下發(fā)生分解，H2O2與CeO2發(fā)生反應(yīng)時(shí)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(jī)層) CeT3 (有機(jī)層)+3H+ (水層)，加入稀硫酸，c(H＋)增大，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，生成Ce3＋的水溶液，能獲得較純含Ce3＋水溶液；

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

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