Question

【题目】稀土是我国战略性资源．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．关于氟碳铈矿的冶炼处理工艺已经发展到十数种，其中一种提取铈的工艺流程如下：

请回答下列问题
（1）为增大反应速率，提高原料的利用率，焙烧前可将矿石处理．
（2）焙烧过程中产生的SO3尾气常采用喷淋法净化，再用石灰乳中和；操作I中滤渣的主要成分是 ．
（3）操作II若在实验室中进行，需要的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒等；所用萃取剂HT需具备的条件是 ．
①HT不溶于水，也不和水反应
②Ce3+不和萃取剂HT发生反应
③Ce3+在萃取剂HT中溶解度大于水
④萃取剂HT的密度一定大于水
（4）已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为：2Ce3+ （水层）+6HT（有机层）2CeT3（有机层）+6H+（水层）从平衡角度解释：向CeT3 （有机层）加入稀硫酸获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是 ．
（5）常温下，含Ce3+溶液加碱调至pH=8时，c（Ce3+）=b molL﹣1 ， 已知Ce（OH）3的溶度积=a，则a和b的关系是 ．
（6）写出Ce（OH）3悬浊液通入氧气得到产品的化学方程式： ．
（7）取上述流程中得到的Ce（OH）4产品0.545g，加硫酸溶解后，用0.100 0molL﹣1 FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+），消耗25.00mL标准溶液．该产品中Ce（OH）4的质量分数为[Ce（OH）4的相对分子质量为208，结果保留两位有效数字]．

Answer 1

【答案】
（1）粉碎成细颗粒
（2）CaF2、CaSO4
（3）分液漏斗；①②③
（4）混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动
（5）a=10﹣18b
（6）4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4
（7）95%
【解析】（1）根据影响反应速率的因素可知，为增大反应速率，提高原料的利用率，焙烧前可将矿石粉碎成细颗粒处理，所以答案是：粉碎成细颗粒；（2）氟碳铈矿用硫酸强化焙烧得滤液中含有氟离子、铈离子、硫酸等，加入碳酸钙会生成硫酸钙和氟化钙等难溶物，所以操作I中滤渣的主要成分是CaF2、CaSO4 ， 所以答案是：CaF2、CaSO4；（3）操作II为分液，分液需要的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、玻璃棒等；萃取的目的是将溶液中的Ce3+萃取出来，根据萃取剂的要求选择可知，HT要不溶于水，也不和水反应、Ce3+不和萃取剂HT发生反应、Ce3+在萃取剂HT中溶解度大于水，故选①②③，所以答案是：分液漏斗；①②③；（4）根据平衡2Ce3+ （水层）+6HT（有机层）2CeT3（有机层）+6H+（水层）可知，混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动，所以答案是：混合液中加入H2SO4使c（H+）增大，平衡向形成Ge3+水溶液方向移动；（5）根据题意，溶液中c（OH﹣）=10﹣6 molL﹣1 ， 根据溶度积=c3（OH﹣）c（Ce3+）可知a=（10﹣6）3b，所以a=10﹣18b，所以答案是：a=10﹣18b；（6）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 ， 所以答案是：4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4；（7）根据电子得失守恒有关系式Ce（OH）4～FeSO4 ， FeSO4标准溶液中FeSO4的物质的量为0.025×0.1mol=0.0025mol，所以Ce（OH）4的质量为0.0025mol×208g/mol=0.52g，则样品中Ce（OH）4的质量分数为 ×100%=95%，
所以答案是：95%．
【考点精析】本题主要考查了弱电解质在水溶液中的电离平衡的相关知识点，需要掌握当弱电解质分子离解成离子的速率等于结合成分子的速率时，弱电解质的电离就处于电离平衡状态；电离平衡是化学平衡的一种，同样具有化学平衡的特征．条件改变时平衡移动的规律符合勒沙特列原理才能正确解答此题．