Question

碳酸鈰[Ce₂（CO₃）₃]為白色粉末，難溶于水，主要生產(chǎn)鈰的中間化合物，它可由氟碳酸鈰精礦經(jīng)如下流程制得．

（1）氟碳酸鈰的化學(xué)式為CeFCO₃，該化合物中，Ce的化合價(jià)為

 

，其氧化焙燒成的氟化氫溶于水即為氫氟酸，能腐蝕玻璃，其原因是

 

（用化學(xué)方程式表示）
（2）氧化焙燒生成的鈰化合物為二氧化鈰（CeO₂），其在酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

（3）該試劑X是

 

反應(yīng)后的分離操作是

 

（4）若試劑X改為氫氧化鈉溶液，則反應(yīng)生成難容物-氫氧化鈰（Ⅲ），其暴露于空氣中時(shí)變成紫色，最終變成黃色的氫氧化鈰（Ⅳ）．氫氧化鈰在空氣中被氧化成氫氧化高鈰的化學(xué)方程式為

 

（5）�。�4）中得到的Ce（OH）₄產(chǎn)品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%）1.00g，加硫酸溶解后，用0.1000mol?L^-1的FeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)（鈰被還原成Ce³⁺）則需要滴加標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積

 

mL．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：碳酸鈰[Ce₂（CO₃）₃]為白色粉末，難溶于水，可由氟碳酸鈰精礦經(jīng)氧化煅燒生成二氧化鈰（CeO₂），二氧化鈰（CeO₂）可在酸性條件下被還原為+3價(jià)的鈰鹽，通過加入Na₂CO₃溶液，從而制得碳酸鈰[Ce₂（CO₃）₃]．
（1）化合物中各元素化合價(jià)之和為0，玻璃中成分二氧化硅能夠與HF反應(yīng)；
（2）二氧化鈰的Ce為+4價(jià)，在酸浸時(shí)，固體CeO₂被溶解，且被還原為了+3價(jià)的Ce³⁺；
（3）在酸浸后，為得到Ce₂（CO₃）₃沉淀，加入Na₂CO₃溶液，過濾得到Ce₂（CO₃）₃；
（4）氫氧化鈰中鈰為+3價(jià)，氫氧化高鈰中鈰為+4價(jià)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可參考?xì)溲趸瘉嗚F的氧化；
（5）加硫酸溶解后，用0.1000mol?L^-1的FeSO₄溶液滴定至終點(diǎn)（鈰被還原成Ce³⁺），有關(guān)系n[Ce（OH）₄]=n（FeSO₄）成立．

解答： 解：碳酸鈰[Ce₂（CO₃）₃]為白色粉末，難溶于水，可由氟碳酸鈰精礦經(jīng)氧化煅燒生成二氧化鈰（CeO₂），二氧化鈰（CeO₂）可在酸性條件下被還原為+3價(jià)的鈰鹽，通過加入Na₂CO₃溶液，從而制得碳酸鈰[Ce₂（CO₃）₃]，
（1）化合物中各元素化合價(jià)之和為0，CeFCO₃中Ce的化合價(jià)為x，則x+（-1）+（+4）+（-2）×3=0，x=+3，玻璃中成分二氧化硅能夠與HF反應(yīng)，SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O，故答案為：+3；SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O；
（2）二氧化鈰的Ce為+4價(jià)，在酸浸時(shí)，固體CeO₂ 被溶解，且被還原為了+3價(jià)的Ce³⁺，在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，方程式為：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O，故答案為：2CeO₂+H₂O₂+6H⁺=2Ce³⁺+O₂↑+4H₂O；
（3）在酸浸后，經(jīng)過分離不溶物，得到含有Ce³⁺的溶液，加入Na₂CO₃溶液，中和（2）中酸液，使Ce³⁺轉(zhuǎn)化為Ce₂（CO₃）₃沉淀，經(jīng)過過濾得到Ce₂（CO₃）₃，故答案為：Na₂CO₃；過濾；
（4）Ce（OH）₃ 被空氣中的氧氣氧化為 Ce（OH）₄，反應(yīng)方程式為4Ce（OH）₃ +O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄，故答案為：4Ce（OH）₃ +O₂+2H₂O=4Ce（OH）₄；
（5）Ce（OH）₄產(chǎn)品在用硫酸溶解后生成了Ce⁴⁺，所以用還原劑滴定該溶液，Ce⁴⁺變成了Ce³⁺，而Fe²⁺被氧化成了Fe³⁺，所以根據(jù)電子的是守恒計(jì)算，n[Ce（OH）₄]=n（FeSO₄）=cV=0.1000 mol?L^-1×V×10^-3L=

1.00g×97%

208g/mol

mol，V=46.6，故答案為：46.6．

點(diǎn)評：本題工藝流程為基礎(chǔ)，考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、鈰等元素的單質(zhì)及化合物的知識及應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識，難度較大．