Question

【题目】二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下：

已知：①Ce4＋既能与F－结合成[CeFx](4－x)＋，也能与SO42－结合成[CeSO4]2＋；

②在硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂[(HA)2]萃取，而Ce3＋不能。

回答下列问题：

（1）“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是__________________________。

（2）“酸浸”中会产生大量黄绿色气体，写出CeO2与盐酸反应的离子方程式：_________________________________；为避免产生上述污染，请提出一种解决方案：________。

（3）“萃取”时存在反应：Ce4＋＋n(HA)2 Ce·(H2n－4A2n)＋4H＋。实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为___________； ____________________________________________________________。

（4）“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2转化为Ce3+，H2O2在该反应中作_________(填“催化剂”、“氧化剂”或“还原剂”)，每有1mol H2O2参加反应，转移电子的物质的量为________________。

（5）“氧化”步骤的化学方程式为________________________________。

（6）取上述流程中得到的CeO2产品0．4500g，加硫酸溶解后，用0．1000mol/LFeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+，其它杂质均不反应)，消耗25．00mL标准溶液。该产品中CeO2的质量分数为________。

Answer 1

【答案】

（1）增大固体与气体的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率。

（2）2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O；将HCl(盐酸)改用H2SO4酸浸

（3）分液漏斗

（4）还原剂；2mol

（5） 2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl

（6） 95．56%。

【解析】

试题分析：（1）“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，可以增大固体与气体的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率，故答案为：增大固体与气体的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率；

（2）“酸浸”中产生的黄绿色气体为氯气，是CeO2与盐酸发生氧化还原反应造成的，反应的离子方程式为2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O，为避免产生上述污染可以选用H2SO4代替，故答案为：2 CeO2 +2C1-+8H+=2Ce3++C12↑+4H2O；将HCl(盐酸)改用H2SO4酸浸；

（3）实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器有分液漏斗，故答案为：分液漏斗；

（4）“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2转化为Ce3+，转化过程中Ce的化合价降低被还原，H2O2在该反应中作还原剂，每有1mol H2O2参加反应，O的化合价有-1变成-2，转移电子的物质的量为2mol，故答案为：还原剂；2mol；

（5）“氧化”步骤中次氯酸钠将Ce3+氧化为Ce(OH)4，反应的化学方程式为2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl，故答案为：2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl；

（6）用0．1000mol/LFeSO4溶液滴定至终点，铈被还原成Ce3+，则Fe2+被氧化为Fe3+，则

CeO2 ～ FeSO4

0．0025mol 0．1000mol/L-1×0．025L

所以m（CeO2）=0．0025mol×172g/mol=0．43g，产品中Ce（OH）4的质量分数为×100%=95．56%，故答案为：95．56%%。