稀土是一種重要的戰略資源。*碳鈰礦主要化學成分為CeFCO3，它是提取鈰等稀土元素的重要礦物原料。*碳鈰礦的冶...

問題詳情：

稀土是一種重要的戰略資源。*碳鈰礦主要化學成分為CeFCO3，它是提取鈰等稀土元素的重要礦物原料。*碳鈰礦的冶煉工藝流程如下：

已知：ⅰ.鈰的常見化合價為＋3、＋4。焙燒後鈰元素轉化成CeO2和CeF4。四價鈰不易進入溶液，而三價稀土元素易進入溶液。

ⅱ.*浸Ⅱ中發生反應：

9CeO2＋3CeF4＋45HCl＋3H3BO3===Ce(BF4)3↓＋11CeCl3＋6Cl2↑＋27H2O

請回答下列問題：

(1)①焙燒*碳鈰礦的目的是__________________________________。

②焙燒後產生的CeO2是汽車尾氣淨化催化劑的關鍵成分，它能在還原氣氛中供氧，在氧化氣氛中耗氧。在尾氣消除過程中發生著CeO2CeO2(1－x)＋xO2↑(0≤x≤0.25)的迴圈。寫出CeO2消除CO尾氣的化學方程式：______________________________。

(2)在*浸Ⅰ中用鹽*浸出時，有少量鈰進入濾液，且產生黃綠*氣體。少量鈰進入稀土溶液發生反應的離子方程式是__________________________。

(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是______________________________。

(4)*作Ⅰ的名稱為________，在實驗室中進行*作Ⅱ時所需要的矽*鹽儀器有______________。

(5)“*作Ⅰ”後，向溶液中加入NaOH溶液來調節溶液的pH，以獲得Ce(OH)3沉澱，常溫下加入NaOH調節溶液的pH應大於________即可認為Ce3＋已完全沉澱。(已知：Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20)

(6)取上述流程中得到的Ce(OH)4產品5.000 g，加*溶解後，向其中加入含0.03300 mol FeSO4的FeSO4溶液使Ce4＋全部被還原成Ce3＋，再用0.1000 mol·L－1的**KMnO4標準溶液滴定至終點時，消耗20.00 mL標準溶液。則該產品中Ce(OH)4的質量分數為________(已知氧化*：Ce4＋＞KMnO4；Ce(OH)4的相對分子質量為208)。

【回答】

*　(1)①將鈰氧化為四價，便於與其他稀土元素分離

②2xCO＋CeO2===CeO2(1－x)＋2xCO2

(2)8H＋＋2Cl－＋2CeO2===2Ce3＋＋Cl2↑＋4H2O

(3)避免Ce3＋以Ce(BF4)3形式沉澱而損失(或將Ce3＋全部轉化為CeCl3，提高產率)　

(4)過濾　分液漏斗、燒杯　(5)9　(6)95.68%

解析　(1)①通過焙燒*碳鈰礦，可將鈰氧化為四價，便於與其他稀土元素分離。

②尾氣消除過程中發生著CeO2CeO2(1－x)＋xO2↑(0≤x≤0.25)的迴圈，可知CeO2具有氧化*，可氧化CO生成CO2，則CeO2消除CO尾氣的化學方程式為2xCO＋CeO2===CeO2(1－x)＋2xCO2。

(2)在*浸Ⅰ中用鹽*溶解CeO2，有少量鈰進入濾液，可知有Ce3＋生成，且產生黃綠*氣體，此氣體為Cl2，則此時發生反應的離子方程式是8H＋＋2Cl－＋2CeO2===2Ce3＋＋Cl2↑＋4H2O。

(3)向Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成CeCl3和KBF，這樣做的目的是避免Ce3＋以Ce(BF4)3沉澱的形式損失或除去BF或提高CeCl3的產率。

(4)*作Ⅰ為固液分離，應選擇過濾*作；*作Ⅱ為萃取，則所需要的矽*鹽儀器有分液漏斗、燒杯。

(5)溶液中的c(Ce3＋)等於1×10－5 mol·L－1，可認為Ce3＋沉澱完全，根據Ksp[Ce(OH)3]===c(Ce3＋)·c3(OH－)＝1×10－20可知，c(OH－)＝  mol·L－1＝1×10－5 mol·L－1，此時溶液的PH為9，即加入NaOH調節溶液的pH應大於9即可認為Ce3＋已完全沉澱。

(6)用0.1000 mol·L－1的**KMnO4標準溶液滴定至終點時，消耗20.00 mL標準溶液，主要是氧化溶液中剩餘的Fe2＋，根據得失電子守恆知，剩餘Fe2＋的物質的量為0.1000 mol·L－1×0.02 L×5＝0.01 mol，則還原Ce4＋消耗的Fe2＋的物質的量為0.03300 mol－0.01 mol＝0.02300 mol，根據Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，則Ce4＋的物質的量為0.02300 mol，該產品中Ce(OH)4的質量分數為×100%＝95.68%。

知識點：烴的衍生物單元測試

題型：實驗,探究題