Question

【題目】工業(yè)上利用氟碳鈰礦(主要成分)提取的一種工藝流程如下：

請回答下列問題：

(1)脫氟過程的實驗操作是________，酸浸過程中加入的作用是________。

(2)常溫下，若溶液中的沉淀完全，此時溶液的為________(己知)。

(3)準確稱取樣品置于錐形瓶中，加入適量過硫酸銨溶液將氧化為，再用0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點，消耗30.00mL標準溶液。(己知：)

①已知：過二硫化酸的結(jié)構(gòu)式為，其中元素的化合價為________。

②該樣品中的質(zhì)量分數(shù)為________(精確到)。

③若使用久置的標準溶液進行滴定，測得該樣品的質(zhì)量分數(shù)將________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(4)脫氟過程中產(chǎn)生的因活性弱于熔融的氟氫化鉀，故現(xiàn)代工業(yè)以電解熔融的氟氫化鉀和氟化氫混合物制備氟單質(zhì)，電原理為裝置如圖所示。已知是一種酸式鹽，則陰極上發(fā)生的電極反應式為________。電解制氟時，要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產(chǎn)物嚴格分開的原因是________。

Answer 1

【答案】水洗、過濾 作還原劑，將CeO2還原為Ce3+ 9 +6 74.0% 偏大 氟氣和氫氣能發(fā)生劇烈反應，引發(fā)爆炸

【解析】

根據(jù)流程；氟碳鈰礦（主要成分CeCO3F）加入碳酸鈉焙燒得CeO2、NaF，NaF是鈉鹽，可溶于水，加水洗滌焙燒的產(chǎn)物并過濾，將氟元素除去，得到濾渣CeO2，再加入稀硫酸和雙氧水還原并溶解CeO2，使其轉(zhuǎn)化為Ce2(SO4)3，加入氫氧化鈉使Ce3+轉(zhuǎn)化為Ce (OH)3沉淀，再加入鹽酸溶解得到CeCl36H2O，加熱CeCl36H2O和NH4Cl的固體混合物可得到無水CeCl3，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)分析，脫氟過程的實驗操作是水洗、過濾；酸浸過程中CeO2轉(zhuǎn)化為Ce2(SO4)3加入雙氧水作還原劑，將CeO2還原為Ce3+；

(2)常溫下，若溶液中的Ce3+沉淀完全，則Ce3+在溶液中的濃度可看做1×10-5mol/L，，則c(OH-)=，pOH=5，此時溶液的pH=14- pOH=14-5=9；

(3)①根據(jù)過二硫化酸的結(jié)構(gòu)式為可知，S元素最外層電子全部用于成鍵，其中元素的化合價為+6價；

②0.1000mol/L(NH4)2Fe(SO4)2標準消耗體積30.00mL，含有亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.1000mol/L×30×10-3L=3×10-3mol，根據(jù)反應Fe2++Ce4+═Ce3++Fe3+，利用Ce元素守恒可知，CeCl3的質(zhì)量為3×10-3mol×246.5g/mol=0.7395g，該樣品中的質(zhì)量分數(shù)為×100%≈74.0%。

③若使用久置的標準溶液進行滴定，亞鐵離子被氧化為鐵離子，滴定時消耗標準液的體積偏大，測得該樣品的質(zhì)量分數(shù)將偏大；

(4)陰極上得電子，發(fā)生還原反應，根據(jù)電原理為，電極反應式為。根據(jù)裝置圖，陰陽兩極分別產(chǎn)生氟氣和氫氣，二者會發(fā)生劇烈反應并引發(fā)爆炸，故電解制氟時要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產(chǎn)物嚴格分開。