Question

【題目】鈰元素（Ce）是鑭系金屬中自然豐度最高的一種，常見有＋3、＋4兩種價態(tài)，鈰的合金耐高溫，可以用來制造噴氣推進器零件。

請回答下列問題：

（1）霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-（二者物質(zhì)的量之比為1：1），該反應(yīng)氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。

（2）可采用電解法將上述吸收液中的NO2-轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，同時再生Ce4+，其原理如圖所示。

①Ce4+從電解槽的______（填字母序號）口流出。

②寫出陰極的電極反應(yīng)式________________。

（3）鈰元素在自然界中主要以氟碳礦形式存在。主要化學(xué)成分為CeFCO3。工業(yè)上利用氟碳鈰礦提取CeCl3的一種工藝流程如下：

①焙燒過程中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為__________________。

②有同學(xué)認為酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸更好，他的理由是_________。

③Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分別為a、b，則Ce(BF4)3(s)+3KCl(aq)3KBF4(s)+CeCl3(aq)平衡常數(shù)為________（用a、b的代數(shù)式表示）。

④加熱CeCl3·6H2O和NH4Cl的固體混合物可得固體無水CeCl3，其中NH4Cl的作用是______。

Answer 1

【答案】 2:1 a 2NO2 - +8H++6e—=N2↑+4H2O 4CeFCO3+ O23CeO2+ CeF4+4CO2（沒條件、不配平均扣1分） 不釋放氯氣，減少對環(huán)境的污染（只回答減少對環(huán)境的污染也得分） NH4Cl固體分解產(chǎn)生的HCl可以抑制CeCl3的水解（只回答抑制CeCl3的水解也得分）

【解析】（1）霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-（二者物質(zhì)的量之比為1：1），反應(yīng)的方程式為3H2O+2NO+4Ce4+=4Ce3++NO2-+NO3-+6H＋，因此該反應(yīng)氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4:2=2:1。（2）①電解池中陽極失去電子，則Ce3+在陽極失去電子轉(zhuǎn)化為Ce4+，因此Ce4+從電解槽的a口流出。②陰極是NO2-得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，則陰極的電極反應(yīng)式為2NO2-+8H++6e—=N2↑+4H2O。（3）①根據(jù)流程圖可知焙燒過程中CeFCO3與氧氣反應(yīng)生成CeO2、CeF4、CO2，反應(yīng)方程式為4CeFCO3+ O23CeO2+ CeF4+4CO2。②酸浸過程中鹽酸被氧化生成氯氣，氯氣是大氣污染物，因此酸浸過程中用稀硫酸和H2O2替換鹽酸可以不釋放氯氣，減少對環(huán)境的污染。③根據(jù)方程式可知反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝；④NH4Cl固體分解產(chǎn)生的HCl可以抑制CeCl3的水解，所以加熱CeCl3·6H2O和NH4Cl的固體混合物可得固體無水CeCl3。