Question

【題目】稀土元素（鈰等金屬）是重要的戰略資源，在工業中有重要的應用，我國著名的化學家徐光憲因建立了稀土串級萃取理論，被譽為“中國稀土之父”。

（1）完成并配平下列反應的離子方程式：______Ce3+______H2O2+______H2O→______Ce（OH）4↓+____________。

（2）氧的原子核外共有______個電子亞層，H2O 的空間構型為______；

（3）若反應中有 52g Ce（OH）4 生成，則轉移電子的數目為______；

（4）實驗室中進行萃取實驗時，除玻璃棒、燒杯之外，還需要的玻璃儀器名稱______；

（5）取上述反應得到的 Ce（OH）4 樣品 0.500g，加硫酸溶解后，用 0.100molL-1 FeSO4 標準溶液滴定至終點時（鈰被還原為 Ce3+），消耗 20.00 mL 標準溶液。該樣品中 Ce（OH）4的質量分數為______。

Answer 1

【答案】2 1 6 2 6H+ 3 折線型（V型） 0.25NA 分液漏斗 83.2%

【解析】

(1)該反應中Ce元素化合價由+3價變為+4價，則Ce3+是還原劑，雙氧水是氧化劑，得電子化合價降低，根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式；

(2)根據氧原子核外電子排布式分析；根據水中O原子的雜化分析；

(3)根據化合價變化計算得每生成52g Ce(OH)4，轉移電子的物質的量；

(4)實驗室中進行萃取實驗時，需要的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、分液漏斗；

(5)根據電子守恒建立關系式：Ce(OH)4～FeSO4，然后進行計算求出Ce(OH)4的質量，最后求出質量分數。

(1)該反應中Ce元素化合價由+3價變為+4價，則Ce3+是還原劑，雙氧水是氧化劑，得電子化合價降低，則O元素化合價由-1價變為-2價，轉移電子數為2，根據電荷守恒知未知微粒是氫離子，根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式為2Ce3++H2O2+6H2O=2Ce(OH)4↓+6H+，故答案為：2、1、6、2、6H+；

(2)O為8號元素，其核外電子排布式為1s22s22p4，所以其核外電子排布在3種不同能量的電子亞層上；H2O中O原子形成2個σ鍵，有2對未成鍵的孤對電子，雜化軌道數為4，采取sp3雜化，孤對電子對成鍵電子的排斥作用較強，O-H之間的鍵角小于109°28′，所以H2O分子空間構型是折線型 (V 型)，故答案為：3；折線型 (V 型)；

(3)根據化合價變化得每生成52g Ce(OH)4，轉移電子的物質的量為=×(4-3)=0.25mol，故答案為：0.25NA；

(4)實驗室中進行萃取實驗時，需要的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、分液漏斗，故答案為：分液漏斗；

(5)滴定反應為：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，則Ce(OH)4的物質的量為0.1000mol/L×0.020L=0.0020mol，故該產品中Ce(OH)4的質量分數為=83.2%，故答案為：83.2%。