【題目】稀土是一種重要的戰(zhàn)略資源。氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO3,它是提取鈰等稀土元素的重要礦物原料。氟碳鈰礦的冶煉工藝流程如下:

已知:i.鈰的常見(jiàn)化合價(jià)為+3、+4。焙燒后鈰元素轉(zhuǎn)化成CeO2CeF4。四價(jià)鈰不易進(jìn)入溶液,而三價(jià)稀土元素易進(jìn)入溶液。

ii.酸浸II中發(fā)生反應(yīng):

9CeO2 + 3CeF4 + 45HCl + 3H3BO3 = Ce(BF4)3↓+ 11CeCl3 + 6Cl2↑+ 27H2O

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)①焙燒氟碳鈰礦的目的是______________________________________。

焙燒后產(chǎn)生的CeO2是汽車尾氣凈化催化劑的關(guān)鍵成分,它能在還原氣氛中供氧,在氧化氣氛中耗氧。在尾氣消除過(guò)程中發(fā)生著CeO2CeO2(1-x)+xO2的循環(huán)。寫(xiě)出CeO2消除CO尾氣的化學(xué)方程式:___________________________________________

(2)在酸浸I中用鹽酸浸出時(shí),有少量鈰進(jìn)入濾液,且產(chǎn)生黃綠色氣體。少量鈰進(jìn)入稀土溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________________________

(3)Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是_____________________________________。

(4)操作I的名稱為__________在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作II時(shí)所需要的硅酸鹽儀器有______。

(5)“操作I”后,向溶液中加入NaOH溶液來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH,以獲得Ce(OH)3沉淀,常溫下加入NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)大_______即可認(rèn)為Ce3 +已完全沉淀。

(已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20 )

(6)取上述流程中得到的Ce(OH)4產(chǎn)品5.000 g,加酸溶解后,向其中加入含0.03300 molFeSO4FeSO4溶液使Ce4 +全部被還原成Ce3 +,再用0.1000 mol·L1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí),消耗20.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。則該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(已知氧化性:Ce4+>KMnO4; Ce(OH)4的相對(duì)分子質(zhì)量為208)。

【答案】將鈰氧化為四價(jià)便于與其他稀土元素分離 2xCO + CeO2 = CeO2(1-x) + 2xCO2 8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O 避免Ce3+Ce(BF4)3形式沉淀而損失(或?qū)?/span>Ce3+全部轉(zhuǎn)化為CeCl3,提高產(chǎn)率 過(guò)濾 分液漏斗、燒杯 9 95.68%

【解析】

氟碳鈰礦主要化學(xué)成分為CeFCO3,用硫酸強(qiáng)化焙燒得浸出液中含有氟離子、鈰離子、硫酸等,尾氣中主要含有二氧化碳,加入碳酸鈣會(huì)生成硫酸鈣和氟化鈣等難溶物為濾渣,和硫酸稀土溶液,在硫酸稀土溶液中加入萃取劑,經(jīng)過(guò)分液將溶液中的Ce3+萃取出來(lái),再加入稀硫酸得含有Ce3+的溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH值得Ce(OH)3沉淀,再經(jīng)過(guò)氧氣氧化,過(guò)濾、洗滌、干燥可得Ce(OH)4產(chǎn)品,以此解答該題。

(1)①通過(guò)焙燒氟碳鈰礦,可將鈰氧化為四價(jià),便于與其他稀土元素分離。②尾氣消除過(guò)程中發(fā)生著CeO2CeO2(1-x)+xO2↑(0≤x≤0.25)的循環(huán),可知CeO2具有氧化性,可氧化CO生成CO2,則CeO2消除CO尾氣的化學(xué)方程式為2xCO+CeO2=CeO2(1-x)+2xCO2;(2)在酸浸I中用鹽酸溶解CeO2,有少量鈰進(jìn)入濾液,可知有Ce3+生成,且產(chǎn)生黃綠色氣體,此氣體為Cl2,則此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O;(3)Ce(BF4)3中加入KCl溶液生成CeCl3KBF,這樣做的目的是避免三價(jià)鈰以Ce(BF4)3沉淀的形式損失或除去BF4-或提高CeCl3的產(chǎn)率;(4)操作I為固液分離,應(yīng)選擇過(guò)濾操作;操作II為萃取,則所需要的硅酸鹽儀器有分液漏斗、燒杯;(5)溶液中的C(Ce3+)等于1×10-5molL-1,可認(rèn)為Ce3+沉淀完全,根據(jù)KSP[Ce(OH)3]=C(Ce3+)C3(OH-)=1×10-20可知,C(OH-)=molL-1=1×10-5molL-1,此時(shí)溶液的PH9,即加入NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)大9即可認(rèn)為Ce3 +已完全沉淀;(6)0.1000 mol·L1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí),消耗20.00 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液,主要是氧化溶液中剩余的Fe2+,根據(jù)電子守恒剩余Fe2+的物質(zhì)的量為0.1000 mol·L1×0.02L×=0.01mol,則還原Ce4 +消耗的Fe2+的物質(zhì)的量為0.03300 mol-0.01mol=0.02300mol,根據(jù)Ce4 ++ Fe2+= Fe3++ Ce3 +,則Ce4 +的物質(zhì)的量為0.02300mol,該產(chǎn)品中Ce(OH)4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=95.68%。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氨基乙酸(H2NCH2COOH)是蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物之一,1 mol 的氨基乙酸中含有(  )

A.2 mol氧氣分子

B.12 mol氫原子

C.6.02×1023個(gè)H+

D.6.02×1023個(gè)氨基乙酸分子

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】X是合成一種新型抗肝炎藥的中間體,其生產(chǎn)路線如下:

回答下列問(wèn)題:

(1)反應(yīng)①的反應(yīng)類型為_____________。

(2)反應(yīng)③的化學(xué)方程式為____________________________________________________

(3)反應(yīng)④生成C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為______________________,無(wú)機(jī)產(chǎn)物為_____(填化學(xué)式)。

(4)A有多種同分異構(gòu)體,同時(shí)符合下列條件的有______(不考慮立體異構(gòu))。請(qǐng)寫(xiě)出其中一種核磁共振氫譜有4組峰,且峰面積之比為2211的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___________

a.苯環(huán)上有4個(gè)取代基;

b.FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);

c.能發(fā)生水解反應(yīng)。

(5)參照上述合成路線及信息,以氯氣、苯和一氯乙烯為原料(其它試劑任選),設(shè)計(jì)制備聚苯乙烯的合成路線____________________________________________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】8.00gCuOFe2O3的混合物分成兩等份,其中一份在高溫下用足量CO還原后,剩余固體質(zhì)量為2.88g;另一份固體用200mL某濃度的鹽酸恰好溶解,則:

1)混合物中CuOFe2O3的物質(zhì)的量之比為:________________________

2)所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度為_________________________

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下表為元素周期表的一部分,請(qǐng)參照元素①-⑨在表中的位置,回答下列問(wèn)題:

(1)表中用于半導(dǎo)體材料的元素在周期表中的位置________________________。

(2)寫(xiě)出短周期金屬性最強(qiáng)的元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖:_____

(3)③、④、⑤三元素離子半徑從大到小的順序是________________填離子符號(hào))。

(4)②、③、④的氣態(tài)氫化物,穩(wěn)定性最強(qiáng)的是_______________填化學(xué)式)。

(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明⑤、⑥的金屬性強(qiáng)弱__________________________。

(6)在一定條件下,利用置換反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化(僅限于①-⑨中涉及的元素)

①同族元素之間,則反應(yīng)可能為_____________。

②不同族元素之間,則反應(yīng)可能為_____________(以上反應(yīng)各寫(xiě)一條化學(xué)方程式即可)。

(7)將⑨的單質(zhì)通入石蕊溶液中發(fā)生的顏色變化如下圖,請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)填寫(xiě)出導(dǎo)致該階段顏色變化的主要粒子符號(hào)_____________、_____________、_____________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】在一個(gè)1L的密閉容器中加2molA1molB發(fā)生反應(yīng): 2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),達(dá)到平衡時(shí)C的濃度為1.2mol/L , C的體積分?jǐn)?shù)為a% 。維持容器的體積和溫度不變,按下列配比作為起始物質(zhì),達(dá)到平衡后,C的濃度仍是1.2mol/L,C的體積分?jǐn)?shù)仍為a% 的是

A. 6mol C+2mol D B. 4mol A+2mol B

C. 1mol A+0.5mol B+1.5mol C D. 3mol C+5mol D

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列溶液中,Cl-的物質(zhì)的量濃度最大的是( )

A.300 mL0.1 mol/L NaCl溶液B.10 mL0.2 mol/LAlCl3溶液

C.標(biāo)況下4.48LHCl氣體配成的1 L溶液D.100 mL0.1 mol/LFeCl3溶液

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】CO(g)H2O(g)1 : 2體積比分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù):

下列說(shuō)法不正確的是

A. 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

B. 實(shí)驗(yàn)A中,在0~10min內(nèi),以v(H2)表示的反應(yīng)速率大于0.013mol(L·min)-1

C. 從生產(chǎn)效益分析,C組實(shí)驗(yàn)的條件最佳

D. 比較實(shí)驗(yàn)B、C,說(shuō)明C實(shí)驗(yàn)使用了更高效的催化劑

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,其中甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,下列說(shuō)法正確的是

A. 甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置

B. 甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e+2H2O=CO32-+8H

C. 反應(yīng)一段時(shí)間后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體能使溶液恢復(fù)原濃度

D. 甲池中消耗4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生23.2 g固體

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案