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的化合價為___________。

（2）氧化培燒時不能使用陶瓷容器，原因是_________________。氧化焙燒后的產物之一為CeO2，則酸浸時發生反應的離子方程式為____________________。操作Ⅰ的名稱為_________。

（3）為了提高酸浸率，可以適當提高反應溫度，但溫度偏高浸出率反而會減小，其原因是_______________。

（4）已知有機物HT能將Ce3+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為Ce3+(水層)+3HT(有機層) CeT3(有機層)+3H+(水層)。向CeT3(有機層)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：____________________。

（5）298K時，向c(Ce3+)=0.02mol·L-1的溶液中加入氫氧化鈉來調節溶液的pH，若反應后溶液pH=10，此時Ce3+是否沉淀完全？__________________{列式計算，已知：Ksp[Ce(OH)3]5×l0-20，c(Ce3+)-5mol·L-1 視為沉淀完全}。

（6）寫出向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產品Ce(OH)4的化學方程式：_______________________。

Answer 1

【答案】 +3 陶瓷會與生成的HF反應 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 分液 溫度升高，雙氧水發生分解，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 c(Ce3+)×(10-4)3=1.5×10-20, c(Ce3+)=1.5×10-8mol·L-1<1×10-5mol·L-1，Ce3+沉淀完全 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

【解析】（1）CeFCO3中F為-1價、C為+4價、氧為-2價，通過計算可知Ce的化合價為+3價；（2）氧化培燒時不能使用陶瓷容器，原因是陶瓷中的二氧化硅會與生成的HF反應；氧化焙燒后的產物之一為CeO2，則酸浸時CeO2在酸性條件下被雙氧水氧化，發生反應的離子方程式為：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；操作Ⅰ是在加入萃取劑后分離出有機層和硫酸鈰稀溶液，則其名稱為分液；（3）為了提高酸浸率，可以適當提高反應溫度，但溫度偏高浸出率反而會減小，其原因是溫度升高，雙氧水發生分解，造成浸出率偏小；（4）平衡Ce3+(水層)+3HT(有機層) CeT3(有機層)+3H+(水層)，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，能獲得較純的含Ce3+水溶液；（5）pH=10時，c(OH-)=10-4mol/L，c(Ce3+)×(10-4)3=1.5×10-20，c(Ce3+)=1.5×10-8mol·L-1<1×10-5mol·L-1，Ce3+沉淀完全；（6）向Ce(OH)3懸濁液中通入氧氣得到產品Ce(OH)4的化學方程式為：4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。