Question

12．稀土金属是我国战略性资源．氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO₃，它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料．其中一种提取铈的工艺流程如图：

已知：焙烧后烧渣中含+4价的铈及+3价的其它稀土氟氧化物；+4价的铈的氧化物有很强的氧化性，通常在酸性条件下易被还原剂还原成+3价而溶于水．请回答下列问题
（1）酸浸l中所用的酸A为（用字母表示）b（a．盐酸    b．稀硫酸），原因是避免污染环境、腐蚀设备．
（2）酸浸Ⅱ后，为避免三价铈以四氟硼酸盐形式损失，需用可溶性钾盐将四氟硼酸根离子沉淀除去，该反应的离子方程式为K⁺+BF₄^-=KBF₄↓．
（3）实验室中进行萃取操作所用到的主要玻璃仪器名称是分液漏斗；在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH 获得Ce（OH）₃和Ce（OH）₄，测定该溶液pH的操作是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比．
（4）写出氧化步骤的化学方程式4Ce（OH）₃+O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄．

Answer 1

分析 氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO₃，用硫酸强化焙烧得浸出液中含有氟离子、铈离子、硫酸等，尾气中主要含有二氧化碳，加入碳酸钙会生成硫酸钙和氟化钙等难溶物为滤渣，和硫酸稀土溶液，在硫酸稀土溶液中加入萃取剂，经过分液将溶液中的Ce³⁺萃取出来，再加入稀硫酸得含有Ce³⁺的溶液，调节溶液的pH值得Ce（OH）₃沉淀，再经过氧气氧化，过滤、洗涤、干燥可得Ce（OH）₄产品，以此解答该题．

解答 解：（1）+4价的铈的氧化物有很强的氧化性，应用稀硫酸酸浸，如加入盐酸，Ce⁴⁺离子具有强氧化性，可将Cl^-氧化为Cl₂，应避免污染环境、腐蚀设备，
故答案为：b；避免污染环境、腐蚀设备；
（2）根据题意可知应为KBF₄沉淀，离子方程式为K⁺+BF₄^-=KBF₄↓，故答案为：K⁺+BF₄^-=KBF₄↓；
（3）萃取操作所用到的主要玻璃仪器名称是分液漏斗，在操作I后的溶液中加入NaOH溶液是为了调节溶液pH 获得Ce（OH）₃和Ce（OH）₄，实验室测定PH的方法是撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比，
故答案为：分液漏斗； Ce（OH）₄；撕下一小片pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用玻璃棒蘸取该溶液点在pH试纸的中央，然后与标准比色卡对比；
（4）根据流程结合元素守恒可知Ce（OH）₃结合氧气和水生成Ce（OH）₄，反应的化学方程式为4Ce（OH）₃+O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄，
故答案为：4Ce（OH）₃+O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄．

点评 本题考查物质的制备．为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生的分析、实验能力，题目既有常规知识的考查又有新情景题目的考查，常规题目涉及到影响化学反应速率的因素、过滤操作以及PH的测定方法；命题情景要求根据题意写出有关反应的方程式，做题时注意根据物质的性质正确判断反应物和生成物，用守恒的方法去书写．