Question

【題目】氫氧化鈰[Ce(OH)4]被廣泛用于氣敏傳感器、燃料電池、催化劑等領(lǐng)域。實驗室以精選的氟碳鈰礦(主要成分為CeFCO3 )為原料制備氫氧化鈰的一種工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)“煅燒”可在_______(填儀器名稱)中進行，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________；除“粉碎”外，還可以加快“煅燒”速率的措施有_________(只答一點即可)。

(2)實驗室制取氧氣。

①氧氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的__________(填大寫字母)。

②欲收集一瓶干燥的氧氣，選擇上圖中的裝置，按氣流方向的連接順序為：氧氣的發(fā)生裝置→________(填小寫字母)；檢驗氧氣已收集滿的操作和現(xiàn)象為________。

(3)“酸浸”時，溫度不能過高的原因為_______；若用鹽酸代替雙氧水、H2SO4的不足之處為____________；該步驟不能使用陶瓷容器的原因為___________________。

(4)“氧化”反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。

Answer 1

【答案】坩堝 4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2 適當升高煅燒溫度等 B cdgf(或dcgf) 將帶有火星的木條置于f口，木條復(fù)燃 會導(dǎo)致H2O2分解而降低原料的利用率 HCl被氧化為Cl2，污染環(huán)境 生成的HF腐蝕陶瓷 2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl

【解析】

將氟碳鈰礦粉碎后與O2在坩堝中高溫煅燒，反應(yīng)產(chǎn)生CeO2、CeF4、CO2，然后將CeO2、CeF4用硫酸浸取，同時加入H2O2溶液，可以將CeO2、CeF4與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的Ce4+還原為Ce3+，向該溶液中加入適量NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生Ce(OH)3，然后再向該懸濁液中加入氧化劑NaClO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Ce(OH)4。

(1)高溫“煅燒”可在坩堝中進行；CeFCO3高溫條件下與O2反應(yīng)生成CeO2、CeF4、CO2，根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得該反應(yīng)的反應(yīng)方程式為4CeFCO3+O23CeO2+CeF4+4CO2。除“粉碎”外，還可以加快“煅燒”速率的措施有適當增大O2的壓強、適當升高煅燒溫度等；

(2)①用雙氧水與MnO2或Na2O2與H2O反應(yīng)制備O2可選擇裝置B裝置，故合理選項是B；

②選用B裝置制備O2，用C干燥O2，E用于收集O2，故裝置的連接順序為bcd(或dc)gf；檢驗O2收集滿的操作和現(xiàn)象為：將帶火星的木條置于f口，木條復(fù)燃，則O2已經(jīng)收集滿；

(3) H2O2不穩(wěn)定，受熱易分解，所以“酸浸”時，溫度不易過高，否則會導(dǎo)致H2O2分解，降低原料的利用率；若用鹽酸代替，Ce4+會將HCl被氧化為Cl2，導(dǎo)致污染環(huán)境；該步驟有HF生成，由于HF與陶瓷中的SiO2會反應(yīng)，故不能使用陶瓷容器；

(4) “氧化”時NaClO在堿性條件下將Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ce(OH)3+NaClO+H2O=2Ce(OH)4+NaCl。